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• Luciano DaRo

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Capítulo Uno Definición del Proyecto

Una descripción general del contenido de esta Tesis es presentada en este capítulo, con la finalidad de puntualizar los objetivos, justificaciones y la manera como se llevó a cabo su realización. Planteamiento del problema

Uno de los grandes retos a los cuales el hombre se enfrenta día con día es el entendimiento de los fenómenos que existen en el universo. Ha llegado a su fin un siglo que la historia recordará por sus grandes avances tecnológicos y científicos, dentro de los cuales se encuentra el desarrollo que la industria automotriz ha logrado. Entre los inventos más importantes que el hombre ha realizado se encuentra la rueda, con la cual se desarrollaron los primeros medios de transporte impulsados por la fuerza de animales, hasta que la revolución industrial trajo al mundo nuevas fuentes de producción de energía con las cuales se pudieron crear los primeros automóviles de motor. Los automóviles son dispositivos complejos formados por muchos sistemas mecánicos, los cuales han realizado el trabajo para el que fueron concebidos de la manera más adecuada. Sin embargo, estas maravillas modernas han nacido gracias al estudio que la ingeniería ha realizado. Los elementos vitales en la estructura y conformación de un automóvil son principalmente mecánicos. La Ingeniería Mecánica ha sido la responsable de diseñar y mejorar estos mecanismos, para poder lograr que cada vez se realice un mejor trabajo con un menor esfuerzo. Debido a esta realidad, es indispensable que el ingeniero en esta rama comprenda la conformación y los principios de

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funcionamiento de los diversos existentes en un automóvil.

elementos

básicos

La necesidad que este proyecto de tesis cubre es el entendimiento de las bases de funcionamiento de una transmisión de engranajes de un automóvil, debido a que este es uno de los elementos más vitales en la producción de movimiento. Además, servirá de a los futuros

Estudiantes de ingeniería interesadas en este tema.

mecánica

y

personas

Justificación

Al realizar esta práctica, el estudiante se enfrenta frecuentemente al problema de comprender la manera en la que funcionan algunos dispositivos mecánicos, esto debido a la falta de experiencia o de medios para conocer físicamente tales aparatos. En este proyecto se plantea la meta de mostrar al estudiante de una manera sencilla el funcionamiento de una caja de velocidades, pero sin sacrificar el rigor matemático; para que pueda realizar un análisis cine mático de un sistema como éste y entenderlo a detalle. Objetivos

Los objetivos principales que se pretenden alcanzar con este proyecto son: 1. Conocer y verificación las partes de la caja de cambios y comprender el principio de operación de una caja de velocidades, conozca la manera como se conforma y funciona una caja real de tres velocidades. 2. Realizando el desmontaje siguiendo los pasos adecuados ser buenos observadores de cada una de las piezas que sacamos, la verificación de cada una de sus piezas analizando como es por dentro una caja de cambios, y montaje sus dificultades al armar. . 3. Para que el estudiante obtenga un conocimiento global que le dé una visión amplia sobre la caja de cambios es necesario que sepa bien sobre el tema (caja de velocidades).

Capítulo dos Introducción

Para comprender el funcionamiento de las cajas de velocidades es necesario conocer el elemento indispensable que las integra: los trenes de engranajes. En este capítulo se presenta una introducción a estos sistemas mecánicos. Revisión histórica

El desarrollo de los engranes ha sido un proceso de evolución continua mediante el cual, las ruedas dentadas diseñadas por Leonardo Da Vinci, se han ido perfeccionando hasta obtener los eficientes y precisos sistemas de engranes empleados en las modernas cajas de transmisión de potencia. Existen numerosos trabajos que presentan la historia de los engranes. Los primeros intentos por concebir un engrane se remontan al siglo IV A.C. Sin embargo, la forma correcta del perfil del diente, requerida para engranes que giren suavemente y con relaciones de velocidad casi constantes, se obtuvo hasta el siglo XVII D.C. El ingenio del hombre y la búsqueda del conocimiento le llevaron a soñar con la idea de construir una máquina que pudiera viajar libremente con fuerza propia. El primer antecesor de los automóviles actuales se construyó en Francia en la segunda mitad del siglo XVIII: era un tractor de vapor. Al pasar de los años, los inventores decidieron que los motores nuevos deberían tener un vehículo especialmente diseñado. En 1892 se construyó el primer automóvil verdadero, el cual tenía un lugar especial para el motor, e inclusive tenía embrague y caja de velocidades, lo cual comenzó a ser imitado por otros fabricantes. De esta manera es como la transmisión de potencia por medio de engranajes comenzó a formar parte del medio

automovilístico. Hoy día, estos elementos mecánicos brindan al automóvil un mejor aprovechamiento de la fuerza del motor, implementando sistemas de alta tecnología como microcomputadoras y sistemas hidráulicos para cambios automatizados de velocidades, pero su principio de funcionamiento básico sigue siendo el mismo que hace dos siglos.

I.

Trenes de mecanismos

Puesto que el objetivo primordial de las máquinas es transformar la energía, todas ellas deberán tener como constituyente un mecanismo o una serie de mecanismos entre el punto en el que se recibe la energía y aquel en que se suministra para su utilización. Del mismo modo, los mecanismos, tanto si forman parte integral de las máquinas, como si se emplean meramente con su función primaria de modificadores de movimiento, están formados por combinaciones de órganos dispuestos en cadena. Estas cadenas reciben el nombre de trenes de mecanismos. Estos trenes pueden estar constituidos por una gran variedad de componentes: mecanismos articulados, levas, engranajes, cadenas, cuerdas, correas, etc. Cuando la distancia entre los ejes que hay que conectar es relativamente grande, se pueden utilizar cuerdas, correas o cadenas. Si esa distancia es relativamente pequeña y se requiere una transmisión segura se usan los engranajes. Cuando este último requisito no es esencial, pero la distancia es demasiado pequeña para que resulte ventajoso el empleo de uniones flexibles, como correas, etc., se emplean algunas veces las ruedas de fricción. Con un tren de mecanismos es prácticamente posible conseguir cualquier resultado deseado, tales como el plano, dirección y tipo de movimiento final (giratorio, alternativo, continuo, intermitente, etc.). Los trenes de mecanismos se hallan en toda clase de máquinas y, al conectar la fuente de energía con el elemento que la va a utilizar, debe satisfacer, por separado o en combinación, las exigencias de ventaja mecánica, una determinada relación de velocidades, flexibilidad de empleo y tener medidas compactas. II.

Trenes de engranajes

Si el movimiento se transmite enteramente por medio de engranajes, la combinación de éstos es llamada un tren de engranajes. Dos arreglos comúnmente utilizados son: los simples y los compuestos. En un tren de engranajes simple, cada eje del mecanismo lleva una sola rueda.

Además de estos arreglos, existen trenes de engranajes Epicíclicos y Planetarios. Un tren epicíclico es aquel arreglo de engranes en el cual, el centro de un engrane (llamado engrane planeta) se mueve en un círculo alrededor del centro de otro engrane (llamado engrane sol), mientras que las velocidades angulares de ambos engranes (respecto a un tercer cuerpo fijo) mantienen una relación constante. Un tren planetario es aquel en el cual, dos o más engranes coaxiales independientes son engranados con varios ensambles de engranes similares (planetas) montados en ejes intermedios, los cuales están fijos en elementos conductores.

III.

Cambio de velocidades

Para que un automóvil inicie su movimiento, se requiere que el motor proporcione una potencia que pueda empujar su peso; esto se logra con un incremento en el torque que entrega el motor a las ruedas, y por consiguiente una disminución en la velocidad angular. Pero una vez que dicho vehículo se encuentra en movimiento, ya no es necesario aumentar el torque, sino que el motor necesita proporcionar suficiente velocidad angular para incrementar la cantidad de movimiento del automóvil. Esta doble función que se requiere obtener del motor se logra por medio de una caja de velocidades. El objetivo primordial de una caja de velocidades es transformar las características mecánicas (torque y velocidad angular) de la potencia que se transmite del motor hacia las ruedas. (Suand, 2001) Capítulo Tres Descripción de la caja de cambios

En este capítulo se presenta un panorama general de las cajas de cambios empleadas más comúnmente en el mercado internacional, y se estudia el principio de funcionamiento de las cajas manuales de tres velocidades, finalizando con una revisión de la manera real como trabajan estos dispositivos mecánicos.

Introducción

En la transmisión y caja de cambios del automóvil subsiste, en esencia, mucho de lo que existía en los años cincuenta. Es decir, existe una caja de cambios entre el elemento que proporciona la energía y el eje de transmisión, que se encarga de hacerla llegar a las ruedas del vehículo. La caja de cambios hace que el par y la velocidad angular del eje de transmisión se ajusten a los deseos del conductor y a las necesidades de maniobra. El eje de transmisión transmite la energía al diferencial, a través del cual llega hasta las ruedas. Sin embargo, recientemente se ha avanzado mucho en materia de cajas de cambios y trenes de transmisión, lo cual se hace evidente, especialmente en cajas de cambios automáticas, que hoy alcanzan un alto grado de complejidad. Los cambios de velocidades se realizan tan suavemente y con una respuesta tan rápida a las condiciones de funcionamiento requeridas que el conductor apenas los percibe. La obtención de tal suavidad es debida a un cuidadoso diseño de los controles de la caja de cambios automática del motor y del vehículo, así como a la adición de nuevos y más sutiles dispositivos de control. Tipos de cajas de cambios IV.

Cajas automáticas

En una caja de cambios automática no hay embrague; en su lugar, un convertidor hidráulico de par transmite la fuerza del motor a la caja de cambios y, de aquí, pasa a las

ruedas. El conductor sólo tiene que seleccionar la posición en la palanca y, en función a una ley prestablecida, el cambio pasa a una marcha o velocidad superior al alcanzar un régimen determinado. Pero también se puede forzar una reducción pisando a fondo el acelerador o seleccionando manualmente una velocidad inferior en la palanca de cambios. Actualmente, las cajas de cambio automáticas cuentan con control electrónico y varios programas de funcionamiento: uno deportivo en donde el cambio ocurre a un alto nivel de revoluciones del motor para poder aprovechar su máxima potencia; otro económico en el que los cambios ocurren de manera muy rápida para consumir menos combustible; y otro denominado invierno que selecciona la segunda velocidad para arrancar y así evitar la pérdida de tracción de las llantas. La principal diferencia de una caja de cambios automática con una manual es que se utilizan unos engranajes especiales, comúnmente conocidos como trenes planetarios o epicicloides. Están formados por tres elementos: un piñón central denominado planetario, una corona exterior y tres piñones denominados satélites, que giran entre los dos anteriores. Si estos tres elementos giran libremente, no transmiten movimiento, pero sí lo hacen cuando se bloquea uno de ellos. Cada elemento del engranaje epicicloide puede recibir la fuerza del motor, y cualquiera de los otros dos transmitirla al diferencial. Una caja automática consta de dos, tres o incluso más trenes de engranajes epiciclo dales, uno tras otro, sobre el eje de entrada y salida. La conexión entre ellos se realiza mediante discos circulares de fricción. En las cajas automáticas, la fuerza para cambiar de velocidad no proviene del movimiento de la palanca, sino de una bomba hidráulica. La segunda diferencia entre una caja automática y una manual, es que en la primera no hay embrague, sino que se recurre a un convertidor hidráulico de par. En este sistema no existe una unión mecánica entre motor y la caja automática de cambios, sino que se aprovecha la fuerza

centrífuga que actúa sobre el aceite para transferir la fuerza giratoria del motor al eje impulsor de la caja de cambios. El convertidor consta de tres elementos que forman un anillo toroide cerrado, en cuyo interior está el aceite. El impulsor o bomba tiene forma de disco, cuenta con aspas curvadas en su interior y está unido al ci al. La turbina es similar, pero está unida al eje seguidor de la caja de velocidades. Por último, el estator o reactor está entre los dos platillos anteriores, va acoplado al primario del cambio, pero sólo gira en una dirección. En la figura 3.1 se muestra esquemáticamente una caja automática con sus partes más representativas. (Vasques, 2005)

Ilustración 1PARTES DE LA CAJA

V.

Cajas manuales

Básicamente, un cambio de velocidades consiste en lograr una combinación de varios trenes de engranajes con distinto número de dientes y, por lo tanto, diferente valor de reducción o aumento. El eje por el que llega el movimiento del motor a la caja de cambios a través del

embrague se denomina eje primario, eje conductor o eje impulsor. El eje por el que sale el movimiento de la caja de velocidades hacia el diferencial se llama eje secundario, eje conducido o eje seguidor. De las combinaciones diferentes entre los piñones que hay en los ejes se obtienen las distintas velocidades: la primera es la de mayor reducción, es decir, la que proporciona menor velocidad en el eje de salida hacia las ruedas.

Se llama directa a la marcha en la que el eje impulsor gira a la misma velocidad que el eje seguidor.

Ilustración 2MARCHA DIRECTA

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.

Ilustración 3MOTOR DELANTERO

Ilustración 4MOTOR DELANTERO LONGITUDINAL

Descripción de la caja de cambios de tres velocidades 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 renvío 23 y el formado en

el cubo sincronizador de primera y segunda velocidades, constituyen el dispositivo de marcha atrás.

Ilustración 5DESPIECE

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.

Ilustración 6 FUNCIONAMIENTO

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 que utilizar la siguiente fórmula para saber el valor de reducción. Por ejemplo en 1ª velocidad tendremos: B ∗G C rt (1ᵃ velocidad= ) J

Rt=relaciones de transmisión B,C,G,J = Nº DE DIENTES DE LOS RESPECTIVOS PIÑONES.

Funcionamiento real de la caja de cambios de tres velocidades con sincronizadores

1ªvelocidad

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.

Ilustración 7PRIMERA VELOCIDAD

2ªvelocidad

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.

Ilustración 8SEGUNDA VELOCIDAD

3ªvelocidad

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.

Ilustración 9TERCERA VELOCIDAD

4ªvelocidad

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, obteniéndose 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.

Ilustración 10CUARTA VELOCIDAD

Marcha atrás (M.A.)

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

Ilustración 11MARCHA ATRÁS

En la caja de cambios explicada, se obtienen cuatro velocidades hacia adelante y una hacia atrás. Esto se da en esta caja ya que algunas cajas de cambios pequeña existen hasta seis velocidades.

Sincronizadores

L

as 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 des enclavamiento 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 desplazami ento de la corona del sincronizad or, con el que se produce el desengrane del piñón. Sin embargo, para lograr un nuevo enclavamie nto, resulta imprescindi ble 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 intermediar io, para conseguir la sincronizaci ón se hace necesario el desembrag ue, 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 desembrag ando el motor, para volver a embragar

progresiva mente una vez lograda la selección de la nueva relación deseada.

CAPITULO CUATRO PROCEDIMIENTO AL DESMONTAJE VERIFICACIÓN Y MONTAJE DE LA CAJA DE CAMBIOS INTRODUCCIÓN

A continuación se pasará a detallar todo el proceso de desmontaje, verificación y montaje de una caja de cambios perteneciente al vehículo denominado “san remo”. El desglose de las operaciones se detallara en orden. Así como todos aquellos aspectos destacables bien por anomalías o simplemente porque se han de tener en cuenta debido a su importancia. Descripción.

El motor de un coche, en condiciones normales de marcha gira a unas 3.500 rpm, si hacemos que las ruedas giren a esa velocidad el automóvil se desplazaría a una velocidad superior a los 350 Km. /h. Por lo tanto es claro que hay que disponer de un elemento intermedio que se encargue de variar la relación de transmisión entre motor y ruedas, permitiendo en cada momento obtener el máximo rendimiento del motor. Además, este elemento deberá permitir que se invierta el sentido de la marcha del vehículo sin invertir el giro del motor, ya que esto no resulta posible. El principio de funcionamiento del cambio de marchas es el mismo que rige la ley de la palanca, que permite mover,

con una fuerza pequeña, un peso grande, sin más que utilizar un brazo largo. Para ello, los elementos principales dentro de la caja de cambios son las ruedas dentadas, que se comportan como si fuesen una serie de palancas consecutivas. Si el movimiento entra por un piñón pequeño y sale por uno más grande se conseguirá aumentar el par pero se reducirá la velocidad de giro: mientras que si el par entra por la rueda grande ocurrirá lo contrario. Llama la atención el hecho de que los dientes no son rectos sino helicoidales presentan un comportamiento mucho más silencioso. Por contra, en la marcha atrás se colocan dientes rectos ya que en este caso el ruido no es problema porque el tiempo que va a estar funcionando el vehículo marcha atrás va a ser mínimo y siempre a velocidad reducida. Es muy característico el ruido que hace un coche circulando marcha atrás cuando coge cierta velocidad. El eje inferior gira solidario al eje procedente del embrague. Este eje secundario posee unas ruedas dentadas fijas a él que están continuamente engranadas con otras ruedas dentadas gemelas a ellas pero situadas sobre el eje de salida. Estas últimas pueden girar locas o fijarse al eje de salida. Si las ruedas giran locas no se producirá ninguna transmisión de par y estaremos por tanto en lo que se llama el punto muerto. Por el contrario, cuando se fijan al eje se transmite movimiento y la relación de transmisión depende de la rueda que se fije. Desmontaje VI.

Tareas a tener en cuenta a la hora de realizar el desmontaje:

 Realizar el vaciado del líquido lubricante que se pueda encontrar en su interior.  Utilizar las herramientas adecuada para sacar los tonillos y ponerlo en un lugar donde no se puedan extraviar.

 Tener cuidado al momento de sacar la caja de velocidades. VII.

Proceso de desmontaje:

 Separar la caja de cambios del conjunto motor, para ello se han de retirar los correspondientes tornillos que la fijan, situados en el contorno de unión con el motor.  Desmontar las partes que sostenga la caja como ejemplo el cable del embrague.

 Una vez con la caja salida y sobre el banco de trabajo, procedemos a la retirada de todos tornillos que cubren la caja, y sacamos con cuidado los piñones alojados sobre éstos, extrayendo anteriormente los circlips de sujeción. VIII.

Proceso de verificación:

 Comprobar la carrera libre de los piñones que no estén rozando ni sonado.  Verificar que los seguros estén en su sitio.  Sacar los rulimanes ver si están en buen estado o si no remplazarlo.  Ver que las piezas no se encuentre con un jugo excesivo.  Si los seguros remplazarlos.

se

encuentran

en,

al

estado

 Verificar el nivel de aceite en el depósito y rellenarlo si es necesario.  Comprobar que no se producen fugas por los diferentes tapones.

 Si se observan fugas a través de los racores, apretar los mismos o sustituir las juntas de unión. Si las fugas son a través de los elementos de mando, desmontar éstos para su limpieza y reparación.

 Verificar estado del plato presión, comprobando que no tenga ralladuras.

IX.

Pasos para el Montaje

 En primer lugar, se colocan todos los piñones en el eje secundario, atendiendo a la forma y posición en la que iban para que no provoquen averías en su funcionamiento por estar colocados al revés.

 Una vez colocados los ejes, se dispone a colocar los sincronismos en su respectivo lugar.

 Tener muchos cuidado con los seguros y las chavetas.  Después se coloca en forma paralela los dos ejes y el que guía a la marcha para que entren uniformemente los tres en los diferentes puestos (orificios).  Poner el aceite para caja de cambios.

 Tener cuida al montaje de la caja se necesita varias personas para su montaje.

 Ser buenos observadores al momento de montar la caja de velocidades ya que puede a veces sostenerse sobre alguna cañería y eso puede ser una causa que la caja no entre en su puesto.

 Utilizar una pata de cabra ya que se necesita hacer una fuerza para darle una orientación al eje que se va dentro del motor.  El mecánico debe buscar una posición en la cual le permita estar cómodo al momento de poner la caja de cabios.

CAPITULO CINCO HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN El DESARMAMIENTO DE LA CAJA DE CAMBIOS (CAJA DE VELOCIDADES) INTRODUCCIÓN

Las herramientas más utilizadas para los trabajos en el taller en las operaciones antes mencionadas las detallaremos a continuación en el siguiente cuadro sinóptico del anexo A, recomendando algunos cuidados básicos que se deben tener con éstos elementos para su uso y mantenimiento. MODO DE USO

En forma general podemos recomendar lo siguiente:  Estas herramientas deben utilizarse para su fin específico.  No utilizar las herramientas como palanca, martillos u otras formas que no sean las adecuadas.

 Siempre después de cada trabajo las herramientas deben ser limpiadas secadas para evitar daños.  Dejar las herramientas en una forma ordenada luego de cada jornada de trabajo.  Trabajar con protección y en lugares adecuados.  No trabajar solo ya que puede suceder algo y tal vez necesite de ayuda.  Tener un extintos en caso de incendio al momento de trabajar.  Tener el lugar de trabajo limpio y sin ningún obstáculo ya que puede ser un factor de caída al maestro mecánico.

Tabla 1HERRAMIENTAS BÁSICAS

HERRAMIENTAS BÁSICAS

HERRAMIENTAS MANUALES

MÁQUINAS HERRAMIENTAS

H. DE GOLPE Sirven para golpear materiales Ej.: Martillo, Combos, etc.

H. ELÉCTRICAS Utilizan la fuerza de la electricidad para su funcionamiento. Ej.:

H. DE AJUSTE Sirven para ajustar y desajustar. Ej.: Destornillador, Llaves.

Taladro Esmeril Sueldas Amoladora

H. DE CORTE Sirven para cortar materiales. Ej.: Sierra, tijera, etc.

H. HIDRAÚLICAS Utilizan la fuerza del líquido (agua o aceite), para su funcionamiento.

H. DE MEDIDA Sirven para medir. Ej.: Flexómetro, Calibradores, etc.

Gato hidraúl. Prensa hidraúl. Rampa hidraúl. Elevadores

H. DE TRAZO Sirven para señalar en materiales (trazar). Ej.: Rayadores, compás.

H. NEUMÁTICAS Utilizan la fuerza del aire para su funcionamiento. Ej.:

H. DE ALIZAMIENTO Sirven para desgastar los materiales. Ej.: Limas, lijas, etc.

Compresor Taladro Neum. Prensa Neum.

H. DE SUJECIÓN Sirven para sujetar materiales. Ej.: Playos, mordazas, entenallas.

HERRAMIENTAS ESPECIALES

TORCÓMETRO RELOJ PALPADOR

VACUÓMETRO OSCILOSCOPIO

HERRAMIENTAS MANUALES

HERRAMIENTAS

ACERO MADERA

NORMAL

SON DE USO CUIDADO

TACÓMET RO

GOMA

MARTILLOS

DE GOLPE

MODE RNO ESPECI AL NO ADECU ADO

ESPECIALES PIST VACUO OLA METRO LECT ORA ELE CTR O

Tabla 2HERRAMIENTAS

Capitulo seis Lubricación y mantenimiento en la caja de velocidades

Las principales funciones de un lubricante son:

- Reducir el rozamiento mejorando el rendimiento del motor y disminuyendo el consumo de carburante. - Proteger los órganos mecánicos contra el desgaste y la corrosión para garantizar la longevidad y la eficacia del motor.

- Mantener el conjunto de las piezas en un perfecto estado de limpieza, evacuando las impurezas con el cambio de aceite. - Reforzar la impermeabilidad, indispensable para asegurar el buen funcionamiento del motor. - Evacuar de manera eficaz el calor, enfriando el motor para evitar la deformación de las piezas. Mantenimiento preventivo de la caja de cambios

1. Mantener limpia la carcasa de la caja de cambios, el aceite debe mantener una temperatura constante entre 60º a 80º C., preferentemente. 2. Cambiar el aceite según la frecuencia determinada 3. Revisar periódicamente el aceite de la caja ya que puede estar ya descastado. 4. En la estación de invierno acortar la frecuencia cambio de aceite, este mecanismo a modo natural admite agua por respiraderos y sellos defectuosos en la época fría y húmeda. 5. Revisar que ni exista fugas por los tapones o empaques. 6. Hacer el mantenimiento oportuno de la caja de cambios.

X.

Averías, Causas y Soluciones.

AVERÍAS

 Un pequeño ruido en la caja de cambios

 Limalla en el aceite que

CAUSAS

 Falta de aceite, ruliman del embrague desgastado o mal armado la caja de cambios  Una pieza está

SOLUCIONES

 Revisar bien de donde sale el ruido y buscar una solución  Desarma

sale de cambios

la

caja

de

 La marcha no se queda donde es debe quedar

en rozamiento en el interior de la caja  Mal armado , falta alguna pieza o asentar bien la palanca

Tabla 3 AVERÍAS, CAUSAS Y SOLUCIONES

r la caja para revisar  Buscar la falla y dar una solución adecuad a

Conclusiones

Tras la realización de esta práctica se han resuelto gran cantidad de dudas que teníamos con respecto al funcionamiento y estructura general de la caja de cambios. Una de los mayores “dudas” que han surgido, ha sido básicamente la estructura interna de los piñones y sistemas de accionamiento de las distintas velocidades; sobre todo debido a que el paso de la teoría a la práctica cambia todos los esquemas mentales que se pueden tener acerca de este elemento. Por ejemplo, los sistemas de enclavamiento de las diferentes velocidades son algo que teóricamente es muy difícil de asimilar, pero que por el contrario, una vez se ha desmontado, resulta muy sencillo de comprender. Otro de los factores a tener en cuenta es la gran capacidad de desarrollo de la lógica, debido a que en ciertos momentos del proceso de desmontaje se requerían útiles que no se encontraban disponibles en el aula-taller y se debieron improvisar utilizando otros elementos menos adecuados pero que finalmente cumplían con toda perfección la tarea a desempeñar, necesitando para ello una destreza específica en el campo de la originalidad. Recomendaciones

Se recomienda que se siga realizando estas prácticas ya que nos fortalecen mucho nuestras aptitudes y capacidades para enfrentar ya con responsabilidad lo que es un trabajo. A los alumnos que van a realizar en el futuro alguna practica les doy algunos consejos tengan mucha paciencia, se han buenos observadores no tomen a las práctica u cualquier actividad que realicen a chiste ya que es algo que les va a servir mucho.

Nunca se rindan ustedes si pueden eso tenga por seguro. No teman si rompen alguna pieza eso se remplazo lo importante es que aprendan.

Contenido Capítulo Uno................................................................................................... 1 Definición del Proyecto................................................................................ 1 Planteamiento del problema.......................................................................1 Justificación................................................................................................. 2 Objetivos..................................................................................................... 2 Capítulo dos................................................................................................... 4 Introducción................................................................................................ 4 Revisión histórica........................................................................................ 4 I.

Trenes de mecanismos......................................................................5

II.

Trenes de engranajes.........................................................................5

III.

Cambio de velocidades...................................................................6

Capítulo Tres................................................................................................... 6 Descripción de la caja de cambios..............................................................6 Introducción................................................................................................ 6 Tipos de cajas de cambios..........................................................................7 IV. V.

Cajas automáticas..........................................................................7 Cajas manuales................................................................................. 8

Funcionamiento real de la caja de cambios de tres velocidades con sincronizadores......................................................................................... 14 1ªvelocidad............................................................................................ 14 2ªvelocidad............................................................................................ 14 3ªvelocidad............................................................................................ 15 4ªvelocidad............................................................................................ 15

Marcha atrás (M.A.)................................................................................ 16 Sincronizadores......................................................................................... 17 CAPITULO CUATRO...................................................................................... 18 PROCEDIMIENTO AL DESMONTAJE VERIFICACIÓN Y MONTAJE DE LA CAJA DE CAMBIOS...................................................................................................... 18 INTRODUCCIÓN......................................................................................... 18 Descripción............................................................................................... 18 Desmontaje............................................................................................... 19 VI.

Tareas a tener en cuenta a la hora de realizar el desmontaje:.....19

VII.

Proceso de desmontaje:...............................................................19

VIII.

Proceso de verificación:................................................................19

IX.

Pasos para el Montaje...................................................................20

CAPITULO CINCO.......................................................................................... 21 HERRAMIENTAS UTILIZADAS EN El DESARMAMIENTO DE LA CAJA DE CAMBIOS (CAJA DE VELOCIDADES)...............................................................21 INTRODUCCIÓN......................................................................................... 21 MODO DE USO.......................................................................................... 21 HERRAMIENTAS MANUALES.......................................................................23 Capitulo seis................................................................................................. 23 Lubricación y mantenimiento en la caja de velocidades..............................23 Las principales funciones de un lubricante son:........................................23 Mantenimiento preventivo de la caja de cambios.....................................24 X.

Averías, Causas y Soluciones...........................................................24

Conclusiones............................................................................................. 24 Recomendaciones..................................................................................... 25 Ilustraciones: Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración Ilustración

1PARTES DE LA CAJA.....................................................................8 2MARCHA DIRECTA.......................................................................9 3MOTOR DELANTERO...................................................................9 4MOTOR DELANTERO LONGITUDINAL...........................................9 5DESPIECE.................................................................................. 12 6 FUNCIONAMIENTO....................................................................13 7PRIMERA VELOCIDAD................................................................14 8SEGUNDA VELOCIDAD...............................................................15 9TERCERA VELOCIDAD................................................................15 10CUARTA VELOCIDAD................................................................16 11MARCHA ATRÁS.......................................................................16 12HERRAMIENTAS BÁSICAS........................................................22

Tabla: Tabla 1HERRAMIENTAS.................................................................................23 Tabla 2 AVERÍAS, CAUSAS Y SOLUCIONES....................................................25

Bibliografía Suand, M. (2001). Manual pràctico . Londres. Vasques, J. (2005). Motor del Vehiculo. Mèxico .