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• Jaime Amésquita

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CONVERTIDOR DE PAR DE CAPACIDAD VARIABLE

Que es el convertidor de par? El convertidor de par tiene un funcionamiento que se asemeja al de un embrague hidráulico pero posee una diferencia fundamental, y es que el convertidor es capaz de aumentar por sí sólo el par del motor y transmitirlo

Al girar la bomba accionada directamente por el movimiento del cigüeñal, el aceite se impulsa desde la rueda de bomba hasta la rueda turbina. A la salida de ésta el aceite tropieza con los alabes del reactor que tienen una curvatura opuesta a los de las ruedas de bomba y turbina. Esta corriente de aceite empuja al reactor en un giro de sentido contrario al de la bomba y la turbina. Como el reactor no puede realizar ese giro ya que está retenido por la rueda libre, el aceite se frena y el empuje se transmite a través del aceite sobre la bomba. De esta forma mientras exista diferencia de velocidad de giro entre la bomba y la turbina el momento de giro (par) será mayor en la turbina que en la bomba. El par cedido por la turbina será pues la suma del transmitido por la bomba a través del aceite y del par adicional que se produce por reacción desde el reactor sobre la bomba y que a su vez es transmitido de nuevo sobre la turbina. Cuanto mayor sea la diferencia de giro entre turbina y bomba mayor será la diferencia de par entre la entrada y la salida del convertidor, llegando a ser a la salida hasta tres veces superior.

Conforme disminuye la diferencia de velocidad va disminuyendo la desviación de la corriente de aceite y por lo tanto el empuje adicional sobre la turbina con lo que la relación de par entre salida y entrada va disminuyendo progresivamente. Cuando las velocidades de giro de turbina e impulsor se igualan, el reactor gira incluso en su mismo sentido sin producirse ningún empuje adicional de forma que la transmisión de par no se ve aumentada comportándose el convertidor como un embrague hidráulico convencional. A esta situación se le llama "punto de embrague"

El convertidor de par suele asumir la función del embrague en los cambios automáticos y transmite las fuerzas de tracción entre el motor y el cambio. Los convertidores de par son generalmente hidrodinámicos, lo cual significa que transmiten el par motor mediante las fuerzas de flujo que actúan en un fluido, habitualmente aceite. El convertidor de par es especialmente efectivo al arrancar (motor en marcha, vehículo parado), gracias a su capacidad de transmitir con suavidad perfecta las variaciones en el par y en el número de revoluciones par motor.

La ventaja fundamental del convertidor hidráulico de par sobre el embrague hidráulico es que el primero permite, en situaciones donde se necesita mayor tracción como subida de pendientes o arranques, el movimiento del reactor con lo que el par transmitido se ve aumentado respecto al proporcionado por el motor en caso de necesidad. Además el convertidor hidráulico amortigua a través del aceite cualquier vibración del motor antes de que pase a cualquier parte de la transmisión.

Convertidor de par de capacidad variable (vctc) El convertidor de torque de capacidad variable, posee dos impelentes, una interna y otra externa. La impelente externa posee un embrague hidráulico que permite aplicar la impelente externa con lo que se logra impulsar una mayor cantidad de aceite a la turbina consiguiendo de esta forma un mayor torque en el eje de salida. Al no estar activada la impelente externa (Embrague desaplicado), el volumen de aceite enviado a la Turbina es menor y por ende es menor el torque en el Eje de Salida, además con esto se consigue mejor rendimiento para el sistema hidráulico de implementos pues es menor la potencia del motor que está tomando el convertidor de torque. Un mejor rendimiento de los neumáticos, ya que al limitar el torque a las ruedas disminuye el riesgo de patinaje eliminando el desgaste acelerado de los neumáticos y minimizando cortes en su banda de rodadura. Se obtiene un mayor rendimiento del equipo, dado que al limitar la cantidad de torque que va hacia las ruedas, la potencia del motor se puede derivar hacia el sistema hidráulico, haciéndolo más rápido. En consecuencia la potencia que no es consumida por el tren de fuerza como torque está disponible para el sistema hidráulico como rpm. El propósito del convertidor de par de capacidad variable es permitir que el operador pueda limitar el incremento de fuerza en el convertidor de par para reducir el deslizamiento de las ruedas y para desviar potencia hacia el sistema hidráulico. Los componentes de la unidad son: el impelente interno, el impelente externo, el embrague del impelente, la turbina y el estator. • •

Este convertidor de par permite que el operador pueda incrementar y limitar la fuerza en el convertidor. Para reducir el deslizamiento de las ruedas y desviar la potencia hacia el sistema hidráulico.

Puede funcionar a capacidades diferentes. Un cambio en la capacidad del impelente trae como resultado un cambio de par de salida.

Componentes Los componentes de la unidad son: el impelente interno, el impelente externo, el embrague del impelente, la turbina y el estator. Aquí trataremos solamente acerca del impelente externo y del embrague del impelente, debido a que el impelente interior, la turbina y el estator mantienen esencialmente las mismas funciones que el convertidor de par convencional estudiado con anterioridad

1. Conexión al motor. 2. Turbina. 3. Caja rotatoria. 4. Impulsor exterior. 5. Impulsor interno. 6. Caja de embrague 8. Eje de salida/brida de salida. 9. Estator. 10. Plato de embregue. 11. Discos de embregue 12. Pernos y pasadores.

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Flange N °1, con conexión al volante del motor Turbina N °2, con conexión al eje de salida N °8 Caja rotatoria del Convertidor N °3, apernado al Flange N °1 y a la Caja del Embrague de la Impelente Externa N °6 Impelente Externa N °4 Impelente Interna N °5, unida a la Caja del Embrague de la Impelente Externa N °6 por medio de pernos y Pasadores N °12 Caja del Embrague de la Impelente Externa N °6, que contiene al pistón del embrague de la Impelente Externa Eje de Salida N °8 Estator N °9 Plato del Embrague N °10 Disco del Embrague N °11, que está conectado a la Impelente Externa N °4 El Flange N °1, la Caja Rotatoria del Convertidor N °3, la Caja del Embrague N °6 y la Impelente Interna N °5, giran como una unidad a la velocidad del motor.

Posee: Impelente Interna y Externa El impelente externo es un segundo impelente dentro del convertidor de par. El impelente externo esta unido a la caja del convertidor por la presión del aceite que actúa sobre el pistón del embrague para enganchar el paquete del embrague. La presión de aceite máxima engancha el embrague y el impelente externo gira con el impelente interno. Cuando allí se produce una reducción de la presión de aceite, hay un deslizamiento del embrague que provoca

La impelente externa es aplicada por un embrague que el impelente externo gire con más lentitud y una reducción de la capacidad del convertidor de par El embrague de impelente es activado hidráulicamente y controlado por el sistema hidráulico de la transmisión. El embrague engancha el impelente externo con la caja del embrague lo que permite que los impelentes internos y externos giren juntos.

Esta es una vista en corte del Convertidor de Torque de Capacidad Variable. La diferencia entre este y un Convertidor convencional es que el Convertidor de Torque de Capacidad Variable tiene un segundo impelente (azul). Este impelente, ubicado en la parte exterior, está sujeto al impelente del Convertidor (naranja) por presión de aceite (rojo) contra el pistón (amarillo). Máxima presión de aceite engancha completamente el embrague y el impelente exterior gira con el impelente interior. Cuando hay una reducción de la presión de aceite, hay patinaje en el embrague (el embrague azul se desliza en el impelente del convertidor naranja). A más baja presión de aceite, más patinaje del embrague y mayor es la reducción de la capacidad del Convertidor de Torque. A un mínimo de presión de aceite, el impelente exterior no está conectado al impelente interior y la capacidad del Convertidor de Torque es mínima.

Funcionamiento:

El Embrague de la impelente Externa se aplica hidráulicamente y es controlado por el sistema hidráulico de la transmisión, el que a su vez es controlado por el operador. La desaplicación de la impelente externa genera una disminución en el Torque de salida lo que:   

Evita el patinaje de las ruedas Reduciendo el desgaste de neumáticos Suministrar mayor potencia al sistema hidráulico Mejora el desempeño hdco.de la Máquina

De acuerdo a la presión que exista detrás del pistón del embrague del impelente exterior, será la cantidad de aceite que se envié desde los impelentes hacia la turbina y dependiendo de esta cantidad de aceite será el torque que se transmita hacia las ruedas. Mientras más aceite llegue a la turbina desde los impelentes, mas torque tendremos en el eje de salida, pero mayor será la carga en el motor y menor serán las rpm disponibles para el sistema hidráulico. Mientras menos aceite llegue a la turbina desde los impelentes, menor será el torque en el eje de salida, pero menor será la carga sobre el motor y mayores serán la rpm disponibles para el sistema hidráulico.

La figura, muestra la variación en el flujo de aceite impulsado a la Turbina: Impelente Externa “desaplicada” (imagen de la izquierda).Impelente Externa “aplicada” (imagen de la derecha), al ser activado el Embrague de la Impelente Externa por acción hidráulica. Al existir máxima presión de aceite actuando sobre el pistón del embrague de la Impelente Externa (Embrague aplicado), ambas Impelentes giran impulsando aceite a la Turbina y máximo Torque se obtiene en el Eje de Salida.

La desaplicación de la Impelente Externa, produce una disminución en el Torque de Salida consiguiendo con ello que:  Se evite el patinaje de las ruedas, reduciendo el desgaste de los neumáticos  Exista mejor rendimiento en el sistema hidráulico de implementos, mejorando el desempeño hidráulico de la máquina al disponer de la potencia que no ha tomado el convertidor. En los cargadores con Convertidor de Torque de Capacidad Variable, el operador mueve esta palanca para causar una reducción en la capacidad del Convertidor de Torque (pone un límite a la cantidad de aumento de torque). Hay un aumento en la potencia del motor restante que está disponible para el sistema hidráulico. Moviendo la palanca desde la posición de máxima capacidad a la posición de mínima capacidad bajara la capacidad del Convertidor más de la mitad. La palanca se sujeta en cualquier posición entre MINIMO y MAXIMO. Cuando la presión en el embrague del impelente es mínima el flujo de aceite dentro del Convertidor es el siguiente: 1. Impelente interior (rojo) 2. Turbina (verde) 3. Estator (café) 4. Impelente interior (rojo) Al existir el patinaje en el embrague del impelente exterior el flujo de aceite entre los componentes internos de este cambia. Cuando la presión en el embrague del impelente es máxima el flujo de aceite dentro del Convertidor es el siguiente: 1. Impelente interior (rojo) 2. Impelente exterior (azul) 3. Turbina (verde) 4. Estator (café) 5. Impelente interior (rojo) EN MAXIMO El embrague se engancha por completo y no hay deslizamiento del embrague que permite que el convertidor de par funcione como un convertidor de par convencional EN MINIMO El impelente externo no está enganchado y la capacidad del convertidor es mínima y este funciona como un convertidor de par convencional excepto q el tamaño real del impelente ha sido reducido debido al deslizamiento del embrague del impelente.

El operador mueve la palanca hasta que consigue el rendimiento que es mejor para la condición del ciclo. Por ejemplo, el hace el ajuste hasta que las ruedas dejan de patinar. El no mueve la palanca nuevamente hasta que la condición del ciclo cambia. El aceite para la aplicación del Embrague de la Impelente Externa, es suministrado por el sistema hidráulico de la Transmisión. El operador desde la cabina, puede ajustar la capacidad de Torque, variando el flujo de aceite al pistón del Embrague para variar la presión Hidráulica que va actuar sobre él. Por medio de una palanca de control ubicada en cabina es posible ajustar el flujo de aceite que va actuar sobre el Pistón del embrague de la Impelente Externa y de esta forma controlar el torque en las ruedas. Características y ventajas La característica del convertidor de par de capacidad variable es que hace que disminuya el patinaje de las ruedas.

La ventaja es que la disminución del patinaje de las ruedas reduce el desgaste de los neumáticos.

La característica de incrementar la potencia disponible del motor en las maquinas que tienen un convertidor de par de capacidad variable, es que incrementa la potencia disponible del motor para otros sistemas de la maquina. La ventaja es que ese incremento en la potencia resulta en un mejoramiento del desempeño Hidráulico de la maquina

Aplicación del convertidor de torque de capacidad variable Los equipos en los cuales es posible encontrar Convertidores de Capacidad Variable son: Cargadores de Ruedas Grandes y Moto traíllas.