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• Tito Contreras Sepu

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• Ingeniería mecánica

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Capacitación Suc. Coquimbo

CMCC005 30/01/2006

MATERAL DEL ESTUDIANTE

CONVERTIDOR DE TORQUE CON EMBRAGUE DE TRABA “LOCKUP”

TREN DE FUERZA

Capacitación Suc. Coquimbo

CMCC005 30/01/2006

INTRODUCCIÓN Dentro de la operación de los equipos existen etapas del ciclo de trabajo en los cuales el Convertidor de Torque es la mejor alternativa ofreciendo todas sus ventajas, pero dependiendo de la aplicación y del diseño del equipo el Convertidor de Torque puede influir en forma negativa en el rendimiento de este, por esta razón en camiones de fuera de carretera, camiones articulados y algunos cargadores grandes se utiliza el embrague de traba o “Lock up”. El embrague de taba proporciona una conexión mecánica directa entre el motor y la transmisión disminuyendo las perdidas generadas por el acoplamiento fluido del Convertidor de Torque. En el caso de los camiones el Convertidor de Torque es utilizado para sacar al equipo de la inercia, es decir, en primera velocidad y en reversa y el embrague de traba funciona en todas las velocidades restantes haciendo que el equipo alcance velocidades de traslado optimas para largas distancias. Para el caso de los cargadores grandes el Convertidor de Torque es usado en todas las etapas del ciclo de cargio y el embrague de traba se utiliza solamente para los traslados del equipo desde el frente de carguio a otro sector de la mina. Esta guía esta diseñada con el fin de mostrarle la operación del Convertidor de Torque con Embrague de Traba y su sistema de control. 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 del Convertidor de Torque con Embrague de Traba y 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 CONVERTIDOR CON LOCK-UP

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La caja giratoria del Convertidor de Torque va sujetada directamente al volante del motor. El Convertidor de Torque tiene un embrague de traba de mando directo y un embrague unidireccional de mando del convertidor. Durante mando de convertidor, el Convertidor de Torque transmite hidráulicamente potencia a la transmisión. Durante mando directo, hay una conexión directa entre el volante del motor y la transmisión.

En esta ilustración podemos ver los componentes principales del Tren de Fuerza de un camión de fuera de carretera, estos son: El Motor Diesel El embrague de traba del convertidor El Convertidor de Torque La caja de transferencia de entrada de la transmisión La transmisión El diferencial y los mandos finales

El volante del motor impulsa el Convertidor de Torque. El Convertidor de Torque consta de un impelente, una turbina, un embrague de traba y un estator con un embrague unidireccional. La activación del embrague de traba del Convertidor de Torque permite que la potencia del motor sea transmitida en forma mecánica hacia la transmisión con un mínimo de perdida de potencia, esta condición es llamada Mando Directo. Cuando el embrague de traba del Convertidor de Torque esta desactivado la potencia del motor es transmitida en forma hidráulica hacia la transmisión, esta condición es llamada Mando de Convertidor de Torque.

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El embrague unidireccional sostiene el estator cuando se usa el mando de Convertidor de Torque. El embrague unidireccional permite que el estator gire libremente cuando se usa el Mando Directo. Operación del Convertidor de Par con las Velocidades de la Transmisión Velocidad de la Transmisión

Mando de Convertidor de Par

RETROCESO

X

NEUTRAL

X

PRIMERA

X

Mando Directo con Embrague de Traba Conectado

X

SEGUNDA

X

TERCERA

X

CUARTA

X

QUINTA

X

SEXTA

X

El Convertidor de Torque impulsa la transmisión en NEUTRAL y en RETROCESO. En la PRIMERA velocidad, el Mando de Convertidor de Torque se usa en los primeros dos tercios de la velocidad de desplazamiento. En la PRIMERA velocidad, el Mando Directo se usa en el tercer tercio de la velocidad de desplazamiento. El EPTC II de la transmisión activa el embrague de traba en la velocidad PRIMERA de acuerdo con la velocidad de desplazamiento. Durante los cambios de PRIMERA a SEXTA, el Mando de Convertidor de Torque se activa momentáneamente para permitir cambios más suaves. Cuando se conectan los embragues de la transmisión, el embrague de traba se conecta y la transmisión está en Mando Directo.

El volante del motor gira la caja giratoria, la cual gira el impelente. El impelente dirige el aceite a los alabes de la turbina. Esto causará que la turbina gire. La turbina dirige el aceite al estator. Esto causa que el estator trate de girar en dirección opuesta a la de la turbina. El movimiento del estator causa que los rodillos del embrague unidireccional se muevan entre el estator y el portador del estator. La acción del embrague unidireccional evita la rotación del estator en dirección opuesta a la de la turbina. El estator dirige ahora la mayor parte del aceite nuevamente al impelente. El resto del aceite sale del Convertidor de Torque a través del conducto de salida. El aceite que vuelve al impelente desde el estator se mueve en el mismo sentido de rotación del impelente. Ya que este aceite se mueve en el mismo sentido del impelente, se multiplica la entrega de torque desde el Convertidor de

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Torque. La turbina gira la maza. La maza gira el eje de salida. La potencia se envía a través de la horquilla de salida al eje motriz y a los engranajes de transferencia de la transmisión. El embrague de traba forma parte del Convertidor de Torque. El embrague de traba se encuentra entre el volante del motor y la turbina. Se conecta el embrague de traba cuando la transmisión hace cambios de SEGUNDA a SEXTA. El embrague de traba se conectará en la PRIMERA velocidad a medida que la velocidad de salida de la transmisión disminuye. Cuando se conecta el embrague de traba, el impelente y la turbina giran a la misma velocidad del motor y no hay ninguna pérdida de potencia en el Convertidor de Torque. La conexión entre el motor y la transmisión es ahora directa. Los componentes principales del embrague de traba son el pistón, los platos y los discos. El embrague unidireccional fija al estator en una dirección de rotación y le permite desplazarse a rueda libre en la dirección opuesta. Esto no es otra cosa que un trinquete (chicharra) grande. Los componentes el embrague unidireccional son: La leva Los rodillos Los resortes La maza

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La leva conecta al embrague unidireccional con el estator por medio de estrías.

Los rodillos proporcionan la conexión mecánica entre la leva y la maza.

Los resortes sostienen a los rodillos en la parte mas grande de la leva.

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La maza conecta al embrague unidireccional con el portador por medio de estrías.

El embrague unidireccional funciona para mantener estacionario el estator. El estator (10) se conecta a la leva (14) por medio de estrías. Por consiguiente, el estator (10) gira con la leva (14), pero la pista (13) está estacionaria. El portabolas de cojinete (16) se encuentra entre la leva (14) y la pista (13). El resorte (17) se inserta parcialmente en una orejeta en la parte superior y en la parte inferior de la jaula (16). En velocidades más bajas de la turbina, el resorte (17) fuerza la orejeta de la jaula (16) a la derecha en la ranura (18). Esto fuerza el portabolas de cojinete (16) a girar a la derecha. Entonces, los rodillos (15) se mueven contra las superficies (19) de la leva (14). Los rodillos acuñarán entre la leva (14) y la pista (13). Esta acción traba el estator (10) en la pista (13) que está estacionaria. El estator regresa entonces aceite al impelente que multiplica la entrega de torque del convertidor de par.

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En otras palabras, cuando la maquina esta bajo carga, la fuerza ejercida en el frente de los alabes del estator intenta hacer girar el anillo excéntrico en sentido horario. Esta acción ocasionara que los rodillos queden asegurados entre la leva y la maza, fijando el estator. El estator enviara el aceite de regreso al impelente para aumentar el torque de salida.

Cuando la velocidad del impelente y la turbina se incrementan, la fuerza del aceite comienza a golpear la parte posterior de los alabes del estator haciendo que este gire en sentido antihorario. Cuando gira en esa dirección, no se produce la acción de aseguramiento, lo rodillos pueden girar sobre la maza y el estator girara libremente. El estator no envía aceite de regreso al impelente, esto ocasiona que el Convertidor de Torque funcione como un acoplamiento fluido.

Direccion del fluido

Sentido de la fuerza de rotacion

En resumen, la acción de traba o liberación del estator es causada por el sentido en el cual el fluido golpee los alabes de este, por ejemplo: En mando de Convertidor de Torque, el fluido que sale de la turbina va en dirección contraria a la rotación de esta y golpea los alabes del estator en su cara izquierda, ejerciendo una fuerza rotacional hacia la derecha del estator, esta fuerza traba al mecanismo de rueda libre.

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Direccion del fluido

Sentido de la fuerza de rotacion

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En mando de Directo, el tipo de flujo dentro del convertidor es Rotacional, el flujo rotacional ocurre cuando el aceite se esta trasladando “con el impelente y la turbina” en dirección de la rotación de estos elementos y no a través de ellos. El aceite es lanzado hacia a fuera por la fuerza centrifuga tanto en el impelente como en la turbina y simplemente fluye con ellos. Al estar en esta condición el estator se interpone al tipo de flujo dentro del Convertidor de Torque, ya que el fluido que sale de la turbina ahora va en la misma dirección de la rotación de esta y golpea los alabes del estator en su cara derecha, ejerciendo una fuerza rotacional hacia la izquierda del estator, en el mismo sentido de rotación del impelente y de la turbina, liberando el mecanismo de rueda libre del estator.

La activación del embrague de traba del Convertidor de Torque depende del equipo en el cual este instalado este sistema, por ejemplo, en los camiones medianos (769 al 777) es a través de una válvula de Modulación Individual (ICM), la que funciona similar a las válvulas de la transmisión de los camiones fuera de carretera.

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En los camiones grandes (785 al 793) la operación es igual a la de los camiones medianos con la única diferencia que se agrega una válvula relay entre el solenoide y la válvula de Modulación Individual.

El camiones gigantes (797) y cargadores grandes (980 al 994) se utiliza una válvula de Control Electrónico de Presión de Embrague (ECPC), en la cual la presión es controlada electrónicamente a través de una señal de Pulso de Ancho Modulado (PWM)

Caractreristicas

Ventajas

• Permite la traba del estator en una direccion • Permite el giro libre del estator • Permite el funcionamiento de la maquina en transmision mecanica

• Proporciona multiplicacion de torque bajo cargas pesadas • Reduce el aumento de temperatura y el arrastre del Convertidor de Torque • Acarreo mas eficiente • Ahorro de combustible

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