Transmisión mecánica

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Transmisión Mecánica
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Motor de corte para revelar los mecanismos internos, de transmisión mecánica

Transmisión mecánica. Es el mecanismo encargado de enviar o trasmitir la potencia de un motor a alguna otra parte, con el objetivo de mover el vehículo o mover piezas internas necesarias para su correcto funcionamiento. Son parte fundamental de los elementos u órganos de una máquina, muchas veces clasificado como uno de los dos subgrupos fundamentales de estos elementos de transmisión y elementos de sujeción. En la gran mayoría de los casos, estas transmisiones se realizan a través de elementos rotantes, ya que la transmisión de energía por rotación ocupa mucho menos espacio que aquella por traslación.

El Sistema de Transmisión

El sistema de transmisión es el conjunto de elementos que tiene la misión de hacer llegar el giro del motor hasta las ruedas motrices. Con este sistema también se consigue variar la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas. Esta relación se varía en función de las circunstancias del momento (carga transportada y el trazado de la calzada). Según como intervenga la relación de transmisión, el eje de salida de la caja de velocidades (eje secundario), puede girar a las mismas revoluciones, a más o a menos que el cigüeñal. El cigüeñal es una de las partes básicas del motor de un coche. A través de él se puede convertir el movimiento lineal de los émbolos en uno rotativo, lo que supone algo muy importante para desarrollar la tracción final a base de ruedas, además de recibir todos los impulsos irregulares que proporcionan los pistones, para después convertirlos en un giro que ya es regular y equilibrado, unificando toda la energía mecánica que se acumulan en cada una de las combustiones. Si el árbol de transmisión gira más despacio que el cigüeñal, diremos que se ha producido una desmultiplicación o reducción y en caso contrario una multiplicación o súper-marcha.

Tipos de Transmisión mecánica

  • Motor delantero y tracción: Sus ruedas delanteras son motrices y directrices y no posee árbol de transmisión. Este sistema es muy empleado en turismos de pequeña y mediana potencia.
  • Motor delantero y propulsión: Las ruedas motrices son las traseras, y dispone de árbol de transmisión. Su disposición es algo más compleja, utilizándose en camiones y turismos de grandes potencias.
  • Motor trasero y propulsión: Sus ruedas motrices son las traseras y tampoco posee árbol de transmisión. Este sistema apenas se emplea en la actualidad por problemas de refrigeración del motor.
  • Propulsión doble: Utilizado en camiones de gran tonelaje, donde la mayor parte del peso está soportado por las ruedas traseras y mejor repartido.Este sistema consiste en colocar dos puentes traseros y motrices evitando así colocar un solo grupo cónico de grandes dimensiones. De esta manera el esfuerzo a transmitir por cada grupo cónico se reduce a la mitad, reduciéndose las dimensiones sobre todo las del par-cónico.
  • Transmisión total: Los dos ejes del vehículo son motrices. Los dos puentes o ejes motrices llevan un diferencial cada uno. Con esta transmisión pueden, a voluntad del conductor, enviar el movimiento a los dos puentes o solamente al trasero. Este sistema se monta frecuentemente en vehículos todo terreno y en camiones de grandes tonelajes sobre todo los que se dedican a la construcción y obras públicas.

Formas más habituales de transmisión

Transmisión por Polea

El sistema más simple para la transmisión del movimiento es la polea. Ésta es básicamente un disco de material con un comportamiento plástico importante, y un acabado que le proporciona un elevado índice de rozamiento. La transmisión angular-lineal es, junto con la pié-suelo, el mecanismo de movimiento que mejor conocemos.

Transmisión por Cadena

Este tipo de transmisiones trabajan de acuerdo con el principio de engranaje. En las transmisiones por cadena que tienen el esquema de transmisión flexible abierta, el lugar de las poleas lo ocupanruedas dentadas, a las que se llama ruedas de estrella o simplemente estrella y en vez de la cintaflexible tenemos una cadena.Recibe el nombre de tren de engranes el conjunto de éstos que se encuentran endentados entre sí,ya sea directamente o por medio de cadenas. La siguiente ilustración nos muestra un ejemplo y como podemos observar, el engrane "M" (motor) hace girar a los engranes "m" (movidos)notándose que en cada paso se invierte el sentido de giro. En el caso de la transmisión por cadena, el movimiento y la fuerza se transmiten a cierta distanciade los engranes y se conserva el sentido de giro. Cuando rueda y piñón no pueden estar juntos se puede utilizar una conexión entre ellos inspiradaexactamente en la misma idea que la transmisión por correa, pero manteniendo la pauta deldentado. El sistema plato-cadena-piñón de la bicicleta es uno de los más populares mecanismos de cadena. El nombre procede del primitivo conjunto construido con una rueda dentada y una verdadera cadena de eslabones.

Transmisión con Correa

Las transmisiones por correa, en su forma más sencilla, consta de una cinta colocada con tensión en dos poleas: una motriz y otra movida. Al moverse la cinta (correa) trasmite energía desde la polea motriz a la polea movida por medio del rozamiento que surge entre la correa y las poleas. Durante la transmisión del movimiento, en un régimen de velocidad uniforme, el momento producido por las fuerzas de rozamiento en las poleas (en el contacto correa-polea) será igual al momento motriz en el árbol conductor y al del momento resistivo en el árbol conducido. Cuanto mayor sea el tensado, el ángulo de contacto entre polea y correa, y el coeficiente de rozamiento,tanto mayor será la carga que puede ser trasmitida por el accionamiento de correas y poleas.

  • Ventajas:
  1. Posibilidad de unir el árbol conductor al conducido a distancias relativamente grandes.
  2. Funcionamiento suave, sin choques y silencioso.
  3. Facilidad de ser empleada como un fusible mecánico, debido a que presenta una carga límite de transmisión, valor que de ser superado produce el patinaje (resbalamiento) entre la correa y la polea.
  4. Diseño sencillo.
  5. Costo inicial de adquisición o producción relativamente bajo
  • Desventajas
  1. Grandes dimensiones exteriores.
  2. Inconstancia de la relación de transmisión cinemática debido al deslizamiento elástico.
  3. Vida útil de la correa relativamente baja. Funcionamiento suave, sin choques y silencioso.
  • Clasificación
  1. Correas planas.
  2. Correas trapeciales o en V.
  3. Correas redondas.
  4. Correas eslabonadas.
  5. Correas dentadas.
  6. Correas nervadas o Poly V

Transmisión por Engrane

La fricción no es suficiente para garantizar la ausencia de deslizamiento entre las partes. Dotando a cada polea de un número de muescas determinado la relación de vueltas queda controlada deforma absoluta porque solo habría lugar a deslizamiento en caso de rotura de algún diente. Nos encontramos con el principio del engranaje, que básicamente consta de dos engranes: La ruedamotora y el piñón receptor

Transmisión por Husillo

La transmisión por husillo, llamada sinfín, se aplica cuando la relación de velocidades entre motor y piñón es grande.

No podemos olvidar el sistema de conversión de movimiento angular a lineal. El piñón que seutiliza en este caso recibe el nombre de cremallera.

En la figura tenemos una transmisión de tornillo sinfín que se convierte en movimiento lateral. Su nombre popular es Cric

Transmisión por Cardan

El origen de la palabra es francés. Es una transferencia de movimiento giratorio a eje partido, esto es, independiente del ángulo que forman el motor y el receptor. Como podemos ver, al eje truncado se le ha dotado de dos juegos de giro, mediante una cruz, situados perpendicularmente entre sí. La prolongación de los dos semiejes y los situados en la cruz coinciden en un punto, lo que significa que, sea cual sea el ángulo que formen entre sí los ejes principales A y B, las dimensiones entre los puntos de sujeción permanecen iguales. El único acomodo que han de sufrir las piezas conectadas en los extremos de los ejes es el movimiento de rotación. Y esto es lo que ocurriría si el eje no estuviera truncado y fuera de una sola pieza. Si nos fijamos en la caja del diferencial de los camiones, veremos que el acoplo entre el árbol motor y ésta lleva un cardán. Existe también una llave para trabajos mecánicos para alcanzar sitios difíciles dotada con este juego.

Elementos del Sistema de Transmisión

Para describir los elementos de transmisión, consideramos un vehículo con motor delantero y propulsión ya que en este el montaje emplea todos los elementos del sistema de transmisión:

Embrague

Tiene la misión de acoplar y desacoplar, a voluntad del conductor, el giro del motor de la caja de cambios. Debe transmitir el movimiento de una forma suave y progresiva, sin que se produzcan tirones que puedan producir roturas en algunos elementos del sistema de transmisión. Se encuentra situado entre el volante de inercia (volante motor) y la caja de velocidades. Dentro de la gran variedad de embragues existentes, caben destacar los siguientes:

  • Embragues de fricción.
  • Embragues hidráulicos.
  • Embragues electromagnéticos.
  • Embrague de fricción monodisco de muelles.
  • Embrague de disco.

Caja de velocidades

Es la encargada de aumentar, mantener o disminuir la relación de transmisión entre el cigüeñal y las ruedas, en función de las necesidades, con la finalidad de aprovechar al máximo la potencia del motor.

  • Función de la caja de velocidades:La misión de la caja de cambios es convertir el par motor. Es, pues, un convertidor o transformador de par. Un vehículo avanza cuando vence una serie de fuerzas que se oponen a su movimiento, y que constituyen el par resistente. El par motor y el resistente son opuestos. La función de la caja de cambios consiste en variar el par motor entre el motor y las ruedas, según la importancia del par resistente, con la particularidad de poder intervenir en todo momento y conseguir el desplazamiento del vehículo en las mejores condiciones.

Cajas de cambios manuales

Son las utilizadas en la mayoría de los automóviles de serie, por su sencillez y economía. Es accionado manualmente mediante una palanca de cambio. Podemos considerar tres partes fundamentales en su constitución:

  1. Caja o cárter: donde van montadas las combinaciones de ejes y engranajes. Lleva aceite altamente viscoso.
  2. Tren de engranajes: conjunto de ejes y piñones para la transmisión del movimiento.
  3. Mando del cambio: mecanismo que sirve para seleccionar la marcha adecuada.
Tipos de cajas de cambios manuales
  1. Caja manual de toma variable desplazable: Actualmente las cajas de velocidades de toma variable apenas se usan, pues han sido desplazadas por las de toma constante, que presentan los engranajes tallados con dientes helicoidales, permitiendo que los piñones del eje primario o intermediario y secundario estén siempre en contacto.Las de toma variable, al ser los dientes rectos, tienen más desgaste y producen más ruido.La palanca tiene tantas posiciones como velocidades, más la de punto muerto.
  2. Caja de cambios manual de toma constante normal silenciosa: Es éste un montaje que nos permite la utilización de piñones helicoidales.Los piñones helicoidales se caracterizan por la imposibilidad de ser engranados estando en movimiento. Es preciso, por tanto, que estén en toma constante.Al existir distintas relaciones de engranajes es necesario que los piñones del árbol secundario giren libres sobre dicho árbol.Al ser una necesidad el girar libres los piñones en el árbol secundario , para realizar la transmisión es preciso fijar el piñón correspondiente con el árbol secundario.
  3. Caja de cambios manuales de toma constante simplificada sincronizadas: Muy empleada en la actualidad, ya que hay gran cantidad de vehículos de tracción delantera. Las tracciones delanteras se emplean por su sencillez mecánica y su economía de elementos (no tienen árbol de transmisión).El secundario de la caja de cambios va directamente al grupo cónico diferencial y, además, carece de eje intermediario por la que el movimiento se transmite del primario al secundario mediante sincronizadores . En el eje secundario va montado el piñón de ataque del grupo cónico . Se suelen fabricar con una marcha multiplicadora de las revoluciones del motor (superdirecta), que resulta muy económica.

Caja de velocidades de cambio automático

Con el fin de hacer más cómodo y sencillo el manejo del automóvil, despreocupando al conductor del manejo de la palanca de cambios y del embrague y para no tener que elegir la marcha adecuada a cada situación, se idearon los cambios de velocidades automáticos, mediante los cuales las velocidades se van cambiando sin la intervención del conductor. Estos cambios se efectúan en función de la velocidad del motor, de la velocidad del vehículo y de la posición del acelerador.El cambio está precedido de un embrague hidráulico o convertidor de par.Aunque carece de pedal de embrague, sí tiene palanca de cambios, o más bien palanca selectora de velocidad, que puede situarse en distintas posiciones .

Árbol de transmisión

Transmite el movimiento de la caja de velocidades al conjunto par cónico-diferencial. Está constituido por una pieza alargada y cilíndrica, que va unida por uno de los extremos al secundario de la caja de cambios, y por el otro al piñón del grupo cónico.

Mecanismo par-cónico diferencial

Mantiene constante la suma de las velocidades que llevan las ruedas motrices antes de tomar la curva. Desmultiplica constantemente las vueltas del árbol de transmisión en las ruedas motrices y convierte el giro longitudinal de éste, en giro transversal en las ruedas.

  • Función: El puente trasero, con su grupo de piñón y corona (par cónico) , constituye la transmisión final y su misión es conseguir que la transmisión del movimiento que viene desde el motor, pasando por el embrague, caja de cambios y árbol de transmisión , cambie en ángulo recto para transmitir la fuerza motriz a las ruedas. Es decir, que transforma la fuerza motriz que llega del árbol de transmisión en sentido longitudinal, en transversal en los palieres. Existen varias formas de engranaje que permiten transmitir el esfuerzo de un eje a otro en ángulo recto y sin pérdida apreciable de potencia.
  • Tipos de engranajes utilizados en el grupo piñón-corona: El tipo hipoide es más adecuado para turismos y camiones ligeros, ya que permite colocar el piñón de ataque por debajo del centro de la corona y bajar así el árbol de transmisión para conseguir bajar el piso de la carrocería, teniendo en cuenta además que su funcionamiento es silencioso.
  • Puente trasero de doble reducción: En camiones pesados se emplean grandes reducciones y éstas se realizan en dos etapas:
  1. En la entrada al puente:
  2. Colocando un mecanismo reductor en los palieres, en el cubo de las ruedas, después del diferencial.

Si el reductor se puede anular, cada relación del cambio puede ser normal o reducida. De esta forma se duplica el número de velocidades disponible en el camión.

  • Diferencial

Función: Si los ejes de las ruedas traseras (propulsión trasera), estuvieran unidos directamente a la corona (del grupo piñón-corona), necesariamente tendrían que dar ambas el mismo número de vueltas. Al tomar una curva la rueda exterior describe un arco mayor que la interior; es decir, han de recorrer distancias diferentes pero, como las vueltas que dan son las mismas y en el mismo tiempo, forzosamente una de ellas arrastrará a la otra, que patinará sobre el pavimento. Para evitarlo se recurre al diferencial, mecanismo que hace dar mayor número de vueltas a la rueda que va por la parte exterior de la curva, que las del interior, ajustándolas automáticamente y manteniendo constante la suma de las vueltas que dan ambas ruedas con relación a las vueltas que llevaban antes de entrar en la curva.Al desplazarse el vehículo en línea recta, ambas ruedas motrices recorren la misma distancia a la misma velocidad y en el mismo tiempo.

Juntas de transmisión

Las juntas se utilizan para unir elementos de transmisión y permitir variaciones de longitud y posiciones.

Semiárboles de transmisión (palieres)

Son los encargados de transmitir el movimiento del grupo cónico-diferencial hasta las ruedas motrices, cuando el sistema carece de árbol de transmisión.

Normalización

Dentro de las transmisiones Existe una amplia gama de tipos transmisiones de potencia, en el campo de las aplicaciones industriales Las transmisiones pueden encontrarse trabajando en lugares tan disímiles como pueden ser perforadoras de pozos petrolíferos terrestres y marinos, en mecanismos de control de vuelo de aviones militares y civiles, en pequeñas máquinas de laboratorio o en motores diésel de grandes buques supertanqueros. Debido al extendido uso de las transmisiones son de los elementos de máquinas más normalizados internacionalmente. Las transmisiones de potencia se encuentras dimensionadas según algunas de las normas más conocidas como son las normas: DIN (Deutches Institut for Normang), BS (British Standard) y ANSI (American National Standard Institute), de las cuales han sido derivadas las actuales normas dimensionales ISO. Todas estas normas se agrupan en dos partes fundamentales: Serie Europea: comprende las normas DIN 8187 y BS 228, agrupadas en la norma ISO606 tipo B. Serie Americana: comprende las normas DIN 8188 y ANSI B:29, agrupadas en la norma ISO 606 tipo A. Las firmas que fabrican y comercializan generalmente se rigen por las normas mencionadas anteriormente

Nomenclatura

Además del cambio del sentido de giro existen otros conceptos que es necesario conocer para la comprensión total del trabajo de una transmisión. Uno de ellos es la relación de transmisión: La relación de transmisión es la proporción entre el número de dientes de un engrane en comparación con su pareja de trabajo. Una relación de transmisión adecuada para el trabajo que se debe realizar es un factor determinante pues en función de ella se pueden modificar otros factores. El número de r.p.m establece la cantidad de vueltas que un engrane da durante un minuto, el engrane motor gira a 100 r.p.m y, debido a su relación, el engrane movido gira a sólo 50 r.p.m o sea a la mitad de las r.p.m del primero. Ha perdido velocidad. Sin embargo, en estos asuntos de la tecnología, cuando pierdes algo ganas otra cosa que en este caso es torque. Como ya sabemos, el torque, par motor o torsión es la capacidad para realizar un trabajo independientemente del tiempo que se tarde en hacerlo.

Véase también

Fuente

Scribd

Mecánica de Automóvil