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EL GRUPO CONICO Y EL GRUPO DIFERENCIAL REGLAJES Y COMPROBACIONES OBJETIVOS GENERALES. Desarrollar nuestras capacidades intelectuales y destrezas manuales, en la técnica de mantenimiento de los grupos cónico y diferencial.  Establecer el método o procedimiento técnico de trabajo para el diagnóstico y entretenimiento del mecanismo de transmisión automática, de tal forma que a futuro podamos diagnosticar las causas y soluciones necesarias para el óptimo funcionamiento de estos conjuntos OBJETIVOS ESPECÍFICOS  Reconocer de una manera práctica el funcionamiento y los elementos componentes, del grupo cónico y del grupo diferencial, como es su diseño y construcción.  Identificar como actúa cada uno de estos grupos mecánicos, para comprender la necesidad e importancia de los mismos.  Comprobar de una manera práctica las averías y solicitaciones de cada componente, en un grupo cónico y en un diferencial, diferenciando cuales son las fallas por fatiga de material y construcción, de montaje y operación en cada elemento componente.  Ejecutar el cálculo de la relación de transmisión y de par final que se genera en conjunto con las relaciones que provee la caja sincrónica.  Realizar de una manera técnica el desmontaje, despiece, reglaje y armado del grupo cónico y del diferencial. INTRODUCCIÓN.-

EL GRUPO CONICO

Las ruedas interiores y exteriores de un automóvil giran a distinta velocidad cuando el vehículo describe una curva. En los primeros vehículos, la tracción se hacía exclusivamente a una rueda para permitir que las demás girasen locas a la velocidad adecuada. Pronto se detectó que la transmisión a una sola rueda influye muy negativamente en la capacidad de tracción y en el comportamiento direccional del automóvil. Se introdujo la tracción a dos ruedas de un mismo eje gracias a un mecanismo diferencial que obliga a que los pares en las dos ruedas del eje tengan el mismo valor, con independencia de la velocidad de giro de cada una. El giro del motor, que llega al puente trasero por medio del árbol de transmisión , tiene que aplicarse a las ruedas que están situadas en un eje perpendicular al del árbol de transmisión, por lo que ha de cambiarse el giro en un ángulo de 90°, lo cual se consigue por medio del par cónico formado por el piñón cónico y la corona. El piñón cónico o piñón de ataque recibe el movimiento del árbol de transmisión y lo comunica a la corona, que por mediación del mecanismo diferencial, lo pasa a los palieres y a las ruedas.

Compuesto de un acople de dos piñones, el uno de forma circular a forma de corona dentada y el otro de tipo eje cónico, formando un acoplamiento de engrane a 90 grados en la mayoría de los casos y en otros como un acoplamiento paralelo. La finalidad de este grupo es la de proveer al vehículo de un conjunto “reductor de las revoluciones del motor adicional” pues la relación final con las que girarían las ruedas motrices estará en función dela relación que se genera en cada marcha de la caja de velocidades y de la reducción o relación de transmisión que es capaz de proveer el grupo cónico, que es en sí un par de piñones (engrane). Los automóviles de hoy en día se caracterizan por tener un grupo cónico que permite una gran reducción (transmisión montañera o de Par), cuando ante este tipo de grupo cónico tan solo era utilizado para vehículos pesados o extra pesados, sin embargo esa aplicación es muy común ya en la actualidad sobre todo cuando de vehículos de transporte de carga se trata (camionetas o todo terreno). Por otro lado los vehículos equipados con transmisión de velocidad o de baja reducción (transmisión playera), son generalmente automóviles, debido a su característica de operación, en donde no es prioritaria la desmultiplicación de revoluciones del motor sino por el contrario aprovecharlas de mejor manera para la obtención de velocidad de circulación.

Existen dos tipos de grupos cónicos:  

De ejes desplazados De ejes no desplazados

Tanto el piñón cónico como la corona disponen de un dentado helicoidal, atacando el primero a la segunda un poco por debajo de su centro. Esta disposición recibe el nombre de engranaje hipoide. Y presenta la ventaja de que resulta más adecuada a las carrocerías de piso bajo que se utilizan en los vehículos actuales, ganando en estabilidad del mismo. Por otra parte, con esta disposición existe un mayor nº de dientes de piñón en contacto con la corona aumentando su diámetro con respecto a ella, lo que supone una mayor robustez.

En funcionamiento, la potencia del motor (par motor) es entregada por eje de la transmisión al piñón propulsor del diferencial, el cuál se encuentra acoplado con el engrane corona y lo hace girar. Existe una reducción entre el piñón propulsor el engrane corona (misma que depende de la relación de transmisión). Haciendo que el engrane corona gire a la tercera o cuarta parte de la velocidad del piñón propulsor. El engrane corona está atornillado a la caja o soporte del diferencial y ambos giran como una unidad.

EL GRUPO DIFERENCIAL

Debido a que esta constatado que las ruedas de un automóvil, ante una trayectoria curva, realizan diferentes trazados, lo cual implica que la rueda interior hace un recorrido menor que la rueda exterior, lo cual provocaría (si estuvieran unidas directamente a la corona del par cónico) el arrastre o patinado de una de las ruedas.

Debido a esto, es necesario montar un mecanismo que permita el giro de las dos ruedas motrices a distintas velocidades, al mismo tiempo que transmite a las mismas el esfuerzo motriz. Esto se consigue con la implantación de un mecanismo diferencial, que en las curvas permite dar un mayor nº de vueltas a la rueda exterior y disminuye las de la interior, ajustando el giro de cada rueda al recorrido que efectúa. Los automóviles y camiones de tracción sea delantera o posterior utilizan un diferencial para transferir la potencia del eje de la transmisión a l os ejes, en tanto que los automóviles de tracción de cuatro ruedas utilizan dos diferenciales uno para el eje trasero u uno para el eje delantero. Los automóviles con tracción de todas las ruedas con transeje utilizan un diferencial para transferir el par motor del eje de salida del transeje a los ejes motores (motrices) traseros.    

Transmitir el par motor a un ángulo de 90º Transmitir el par motor del eje de la transmisión a los ejes motores (motrices) Dividir el par motor de la transmisión a las dos ruedas. Permitir que las ruedas motrices giren a diferente velocidad en las curvas.

Cuando se avanza en línea recta las dos ruedas motrices recorren la misma distancia a la misma velocidad. Al efectuar un giro; la rueda interna recorre menos distancia que la rueda externa. Los engranajes del diferencial permiten que cada eje lateral y cada rueda giren a velocidad diferente, mientras que la corona gira a la velocidad promedio entre ellas. Al manejar en línea recta, la caja gira con la corona, y los satélites (engranes planetarios) giran en órbita con la caja sin rotar en su propio eje, impulsando los engranes y los ejes laterales.

Al tomar una curva, el eje lateral interno gira más despacio que la corona; el externo impulsado por los satélites (giran en proporción, más rápido.

Cuando los ejes laterales o motrices giran a la misma velocidad, los satélites (engranes planetarios) giran en los engranes laterales, pero sin rotar en su propio eje.

Al detener un eje lateral o motriz, el otro sigue girando porque los satélites (engranes planetarios) giran en el engrane lateral detenido y rotan sobre su propio eje.

Los engranes laterales y los satélites (engranes planetarios) están montados en una caja, a la cual hace girar la corona. Los ejes laterales o motrices pasan por la caja y se acoplan a los engranes laterales.

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. Constituido así el mecanismo, cuando la corona empieza a girar impulsada por el piñón de ataque, arrastra con ella a la caja del diferencial , que en su giro voltea a los satélites que, actuado como cuñas, arrastran a su vez a los planetarios y 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 y 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.

MATERIAL Y EQUIPOS.       

Maqueta didáctica de un conjunto mecánico del grupo cónico y diferencial Material didáctico(diapositivas) sobre averías del grupo cónico-diferencial Herramientas básicas milimétricas (llaves, dados, etc.) Herramientas especiales (torquímetro, daos hexagonales etc.) Pasta de contacto, azul metálico Gauge , reloj comparador y base magnética Cartilla de apuntes y calculadora Calibrador vernier, regleta

PROCEDIMIENTO 

Se identifico cada componente externo del grupo mecánico asignado.



Funcionaba correctamente, estaba engrasada y de manera suave



Si existía holgura entre el piñón cónico y la corona.



Se fijo de una manera adecuada, el grupo mecánico en su carcasa con una entenalla.

 Sacamos los 4 pernos número 17 para desmontar las bancadas.

 Luego se sacaron los rodillos.

 Luego se sacaron 8 pernos (17) para extraer la corona.

 Una vez sacada la corona se extrajo un seguro de la jaula para sacar los planetarios.

+

 Luego se procedió a sacar el cono por medio de su perno con ello los rodamientos que tenia uno por cada lado y también salió el distancial o túnel del cono.

ESTADO DE ELEMTOS CORONA NUMERO DE DIENTES

TIPO DE DIENTE

ESTADO

43

Hypoidal

Dientes rallados, con picados y desgastados.

CONO

NUMERO DE DIENTES

TIPO DE DIENTE

ESTADO

12

Hypoidal

Dientes rallados, con picados desgastados y trizados.

SATELITES

NUMERO DE TIPO DIENTES DIENTE 10

Hypoidal

DE DIAMETRO EXTERIOR 49.1mm

DIAMETRO INTERIOR

ESTADO

17mm

Desgastado, quemado, trizado.

DIAMETRO INTERIOR

ESTADO

24.1mm

Desgastado, quemado, trizado.

PLANETARIOS NUMERO DE TIPO DIENTES DIENTE 15

Hypoidal

DE DIAMETRO EXTERIOR 64.7mm

RODAMIENTOS

CANTIDAD

ESTADO

4

Se encontraban incompletos y en mal estado.

CUADRO DE AVERIAS AVERIA Juego ente dientes del piñón cónico y los de la corona con excesivo juego Cómo se encuentra Duro en su giro Desgaste de los piñones Ruido en la corona

CAUSA SOLUCIÓN Un constante y desgaste de la Se debe colocar una laina lainas de calibración más para disminuir el juego Calibración del cono es incorrecta Rodillo desgastado Falta de lubricación en el sistema La Calibración del cono y la corona, no fue la correcta Falló la lubricación

Se debería calibrar correctamente Reemplazar los rodillo Se debe revisar calibrar y asegurar Se debe realizar la calibración Revisar el retén y cambiarlo

COMPROBACIONES REALIZADAS  Holgura del piñón cono El eje cónico en su alojamiento debe tener un juego axial admisible de 0.08 a 0.015 mm para permitir una lubricación adecuada del rodamiento. En nuestro caso nos dio 0.015mm. Juego axial den cono.- antes de desarmar el conjunto y con las instrucciones dadas se verifico dicho juego, esta calibración nos ayuda a disminuir el desgaste de los dientes tanto del piñón cónico y de la corona. Cuando existe este juego en exceso se compensa con lainas y por medio de la llave de toque se la ajusta a la presión indicada en la cabeza del perno. Este procedimiento se lo

hizo con la ayuda de la base magnética y el reloj comparador y se dio un torque de 95 lbs.

 Holgura entre piñón corona La holgura ente el eje cónico y el piñón corona debería ser de máximo 0,15 a 0,25mm, en nuestro caso nos dio 0.15mm. Juego cono – corona.- cumplida ya la primera calibración se ajusta el juego entre dientes del pión cónico y el diferencial por medio de un reloj comparador (como indica la figura) bloqueando al eje del cónico y presionando a la corona se le da movimiento a la misma, el indicador del reloj comparador indica el juego entre los dientes, para este juego se utilizan las arandelas que están dispuestas posterior a los rodillos de bancada.

 Por último se comprobó el contacto de piñones entre sí utilizando la pasta del azul metálico. Prueba de acoplamiento (huella).- cuando están realizadas las dos comprobaciones anteriores se coloca en la superficie de tres o cuatro dientes de la corona una sustancia llamada Azul de Prusia o azul metálico, luego girando una sola vuelta la corona desde el piñón cónico se comprueba si no las superficies de contacto de los dientes que acoplaron con la pasta es total, si resultare así, significa que las calibraciones anteriores estuvier0on bien realizadas. La señal que debe dar es aquella en la cuál la mancha de metal está bien repartida por toda la superficie del diente de la corona indicando así que el juego y contacto entre dientes es completo.

Estas marcas equivale al literal A lo cual indica que las comprobaciones anteriores estuvieron bien hechas.

CALCULO DE LA RELACION DE TANSMISIÓN Numero de dientes de la corona 43 Número de dientes del piñón cónico 12

En el momento de transmisión existe unas desmultiplicación de 3.58:1 El tipo de dentado de la corona es HYPOIDAL. El grupo cónico el del tipo ejes desplazados .

MONTAJE DE ELEMENTOS

El proceso de armado se realiza con mucho cuidado, de forma que todas las piezas estén bien limpias y ajustando las tuercas y pernos con las tolerancias correctas. La tuerca del cono se ajusto con una tolerancia de 95 libras de fuerza. Los pernos de la periferia de la corona a 50 libras fuerza A los pernos de las bancadas de la corona se les aplico 60 libras fuerza.  Se procedió a armar el conjunto.  Por último se procedió a la comprobación del funcionamiento del conjunto, verificando la suavidad en el giro de los componentes. A continuación: Determinar los valores de desmultiplicación de Par y RPM TOTAL que se genera en el vehículo, cuando el motor funciona a 6000 RPM, con las relaciones de primera marcha , 4:1, segunda 2.84:1, tercera 1.28, cuarta 1:1 y reversa 4.23:1

REVOLUCIONES EN CADA MARCHA PRIMERA: 6000/40 = 150RPM SEGUNDA: 6000/2.84 = 2112.6 RPM TERCERA: 6000/1.28 = 4687.5 RPM CUARTA: 6000/1 = 6000 RPM MARCHA ATRÁS : 6000/4.23 = 1418RPM

REVOLUCIONES DE LAS RUEDAS

PRIMERA

REVOLUCIONES.DE.MARCHAS RT.CONO  CORONA

PRIMERA: 150/3.58 = 41.89RPM SEGUNDA: 2112.6 /3.58 = 590 RPM TERCERA: 4687.5/3.58 =1309RPM CUARTA: 6000/3.58 = 1675.9 RPM MARCHA ATRÁS: 1418/3.58 = 396RPM

CONCLUSIONES:  La comprobación de estos elementos es muy importante porque de ello depende el buen montaje y funcionamiento optimo del vehiculo.  El desmontaje de dicho elemento se lo debe hacer con mucho cuidado puesto que en algunos casos nos encontraremos con lainas de calibración lo cual será muy importante para el montaje del mismo.  La calibración de los elementos deben ser realizados muy bien para que la lubricación sea optima y completa para que las revoluciones que salen a las ruedas sean las correctas. BIBLIOGRAFÍA RECOMENDADA.  ALONSO Carlos; “Técnica del Automóvil”, editorial Paraninfo, edición 1999, 312 págs.  CEAC, “Manual Técnico del Automóvil” ediciones CEAC 2003  REMBLING Jhon; “El consultor automotriz”, VI edición, editorial Cultural; México, 1998.  Varios autores “Manual de Automóvil” edición 2001, editorial  Varios autores “Manual del taller – Abgasuntersuchung AU-SDK – TUV” edición 1996. Hamburgo - Alemania.

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Varios autores, “Tablas de la Técnica Automotriz”, Ediciones GTZ, 1994. GERSCHELER (y otros) Tecnología del automóvil, edición 2002, Tomos 1 y 2 ALONSO PEREZ, J.M Mecánica del automóvil, Paraninfo, edición 1998. SAENZ GONZALEZ, Ángel. Tecnología automoción Tomo 4 EDEBE 1981