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Lección 2: Convertidores de Par y Divisores de Par Introducción El convertidor de par es una forma de acoplamiento hidráulico usado para transmitir potencia del motor al eje de entrada de la transmisión. Los convertidores de par usan fluido (aceite) para conectar hidráulicamente el volante del motor al eje de entrada de la transmisión. A menos que la máquina esté equipada con un embrague de traba, no hay conexión directa entre el motor y la transmisión y sólo actúa el mecanismo de mando hidráulico. Hay tres tipos de mecanismos hidráulicos que se usan para transmitir potencia: el acoplamiento hidráulico (figura 2.2.1), el convertidor de par y el divisor de par. Todos son dispositivos de mando hidráulico que usan la energía de un fluido en movimiento para transmitir potencia. Objetivos Al terminar esta lección, el estudiante estará en capacidad de demostrar su conocimiento en los acoplamientos hidráulicos, mediante la selección de las respuestas correctas del examen de la unidad. Material de referencia Cuaderno del estudiante Fig. 2.2.1 Acoplamiento hidráulico Lección 2: Convertidores de Par y Divisores de Par

Convertidor de Torque y Divisor de Torque

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  • Leccin 2: Convertidores de Par y Divisores de Par

    Introduccin

    El convertidor de par es una forma de acoplamiento hidrulico usadopara transmitir potencia del motor al eje de entrada de la transmisin.Los convertidores de par usan fluido (aceite) para conectarhidrulicamente el volante del motor al eje de entrada de la transmisin.A menos que la mquina est equipada con un embrague de traba, nohay conexin directa entre el motor y la transmisin y slo acta elmecanismo de mando hidrulico.

    Hay tres tipos de mecanismos hidrulicos que se usan para transmitirpotencia: el acoplamiento hidrulico (figura 2.2.1), el convertidor de pary el divisor de par. Todos son dispositivos de mando hidrulico que usanla energa de un fluido en movimiento para transmitir potencia.

    ObjetivosAl terminar esta leccin, el estudiante estar en capacidad de demostrarsu conocimiento en los acoplamientos hidrulicos, mediante la seleccinde las respuestas correctas del examen de la unidad.

    Material de referenciaCuaderno del estudiante

    Fig. 2.2.1 Acoplamiento hidrulico

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  • Fig. 2.2.2 Dos ventiladores

    Fig. 2.2.3 Rodete y turbina

    Rodete y turbina

    La figura 2.2.3 ilustra las dos mitades de un acoplamiento hidrulico.Un nmero de labes radiales rectos se extiende del borde interno alborde externo. Los labes de la pieza del lado derecho son una partede la caja. Esta pieza se denomina rodete o bomba. Los labes de lapieza izquierda son parte de la turbina.

    Acoplamiento hidrulico - Dos ventiladores

    La operacin de un acoplamiento hidrulico se puede comparar con laoperacin de dos ventiladores elctricos puestos frente a frente (figura2.2.2). Si un ventilador est funcionando, la energa del aire enmovimiento hace girar el otro ventilador.

    En un acoplamiento hidrulico, el fluido acta como el aire entre losdos ventiladores. Al igual que en los ventiladores, la fuerza del fluidode salida del componente impulsor acta como la fuerza de entradadel componente impulsado. Como el lquido tiene mayor masa que elaire, el lquido transmite mayor energa.

    La energa mecnica del motor se convierte en energa hidrulica y laenerga hidrulica se convierte en energa mecnica para accionar eleje de salida.

    Unidad 2 2-2-2 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Seccin transversal de la turbina

    La turbina y el rodete tienen perfil redondeado (figura 2.2.4). Sihacemos un corte transversal de la turbina del lado izquierdo de lafigura, obtenemos la forma de la figura de la derecha.

    Usted reconocer esta forma en los diagramas siguientes de cortestransversales del acoplamiento hidrulico.

    Fig. 2.2.4 Seccin transversal de la turbina

    El rodete cambia la energa mecnica del motor en energa hidrulica,y la turbina cambia la energa hidrulica en energa mecnica paraimpulsar la transmisin. El rodete y la turbina se montan muy cercauno de la otra para lograr el rendimiento requerido.

    Unidad 2 2-2-3 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.5 Flujo de aceite del acoplamiento hidrulico

    Flujo de aceite del acoplamiento hidrulicoLa figura 2.2.5 representa el acoplamiento hidrulico. El rodete debomba se muestra en rojo. El eje de la bomba se conecta al volantedel motor. La turbina se muestra en azul. El eje de salida de la turbinase conecta a la unidad impulsada. La caja se muestra en gris.El rodete y la turbina giran juntos en la caja y no se conectandirectamente en ningn momento. La caja est llena de aceite.Cuando el motor se pone en funcionamiento, el rodete gira. Al girarel rodete, lanza el aceite desde el centro hasta el borde externo. Laforma del rodete y la fuerza centrfuga envan el aceite hacia afuera ya travs de la turbina. El aceite golpea los labes de la turbina. Laturbina absorbe la energa del aceite en movimiento e inicia su propiomovimiento. A medida que el aceite golpea la turbina, el aceiteresbala y fluye dentro, hacia el centro, para volver al rodete.

    Cuando el aceite deja la turbina, fluye en direccin opuesta al flujo deaceite del rodete y tiende a oponerse al rodete. Este hecho, que seexplicar posteriormente, es una diferencia importante entre elacoplamiento hidrulico y el convertidor de par.

    Las flechas amarillas gruesas indican el aumento de velocidad yenerga del aceite cuando se mueve a travs del rodete. Las flechaspequeas indican el aceite que baja lentamente y pierde su energa enla turbina.

    Unidad 2 2-2-4 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.6 Flujo de aceite giratorio

    Flujo de aceite giratorioLa figura 2.2.6 muestra los dos tipos bsicos de flujo de aceite de unacoplamiento hidrulico: flujo giratorio (flechas rojas) y flujo devrtice (flechas amarillas). El flujo giratorio ocurre cuando el aceiteviaja con el rodete y la turbina en el sentido de rotacin. Esto sucedecuando el rodete y la turbina estn viajando casi a la mismavelocidad, por ejemplo, cuando el equipo est en vaco o cuando sedesplaza sin carga o con muy poca carga. El aceite se lanza haciaafuera debido a la fuerza centrfuga del rodete y de la turbina (flechasamarillas). El aceite simplemente fluye girando todo el tiempo en elrodete y en la turbina (flechas rojas).Con el flujo de aceite giratorio hay un mnimo deslizamiento odiferencia entre la velocidad de rotacin del rodete y la turbina. El parde la salida de la turbina es cero.

    Unidad 2 2-2-5 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.7 Flujo de aceite de vrtice

    Flujo de aceite de vrticeEl flujo de aceite de vrtice, mostrado en la figura 2.2.7, ocurrecuando el aceite viaja hacia afuera a travs del rodete, atraviesa laturbina y regresa hacia adentro a travs de la turbina al rodete. Elrodete gira con el motor. La turbina est calada o sostenida fija poruna carga. El aceite que viaja a travs y golpea los labes de laturbina, limita el movimiento de aceite en la direccin de rotacin conel rodete. La trayectoria del flujo de aceite se asemeja a una espiral.Cuando se tiene un flujo de vrtice hay un "patinaje" mximo entre elrodete y la turbina. El par de salida es ms grande cuando la turbinaest calada.

    En condiciones de operacin normal, el flujo de aceite de unacoplamiento hidrulico combina el flujo giratorio y el flujo devrtice. La trayectoria del flujo imaginario es como una espiral dealambre que se suelta o aprieta dependiendo de la cantidad o grado de"patinaje" entre el rodete y la turbina.En un acoplamiento hidrulico, el par de entrada es igual al par desalida. El acoplamiento hidrulico transmite fuerza, pero nomultiplica el par. Como en un acoplamiento hidrulico el aceite fluyedel rodete a la turbina, el aceite no viaja en el mismo sentido de laturbina. Esto produce una carga innecesaria sobre el motor. Serequiere un estator para multiplicar el par.

    Unidad 2 2-2-6 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.8 Convertidor de par

    Convertidor de par

    Un convertidor de par es un acoplamiento hidrulico al que se haaadido un estator. Al igual que en el acoplamiento hidrulico, elconvertidor de par acopla el motor a la transmisin y transmite lapotencia requerida para mover la mquina. La figura 2.2.8 muestra uncorte del convertidor de par. La caja se ha cortado transversalmentepara permitir ver las piezas internas.

    A diferencia del acoplamiento hidrulico, el convertidor de par puedetambin multiplicar el par del motor, con lo cual aumenta el par a latransmisin. El convertidor de par usa un estator que dirige de nuevoel fluido al rodete en el sentido de rotacin. La fuerza del aceite delestator incrementa el par que se transfiere del rodete a la turbina ymultiplica el par.

    Los componentes bsicos del convertidor de par son una caja derotacin, el rodete, la turbina, el estator y el eje de salida.

    Unidad 2 2-2-7 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.9 Componentes del convertidor de par

    Fig. 2.2.10 El rodete enva con fuerza el aceite contra la turbina

    El rodete enva con fuerza el aceite contra la turbina

    El rodete es el elemento impulsor del convertidor de par. Estconectado con estras al volante y gira a las revoluciones del motor.El rodete contiene labes que envan con fuerza el aceite contra loslabes de la turbina (figura 2.2.10). Mientras la turbina gira, el rodete"lanza" el aceite hacia afuera al interior de la caja de rotacin. Elaceite se mueve en el sentido de rotacin cuando deja los labes delrodete.

    Componentes del convertidor de par

    La caja de rotacin y el rodete (rojo) giran con el motor, la turbina(azul) impulsa el eje de salida y el estator (verde) est fijo y semantiene estacionario por medio de la caja del convertidor de par.El aceite fluye hacia adelante desde el rodete, pasa alrededor delinterior de la caja y desciende a la turbina. De la turbina, el aceitepasa de nuevo al rodete por el estator.

    La caja de rotacin se conecta al volante y rodea completamente elconvertidor de par. Una vlvula de alivio de entrada y una de salidacontrolan la presin de aceite en el convertidor de par.

    Unidad 2 2-2-8 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.11 El estator dirige el aceite nuevamente al rodete

    El estator dirige el aceite nuevamente al rodete

    El estator es el elemento de reaccin estacionaria con labes quemultiplican la fuerza al hacer que el flujo de la turbina regrese alrodete. El propsito del estator es cambiar el sentido del flujo deaceite entre la turbina y el rodete. La figura 2.2.11 muestra estecambio de sentido, que aumenta el momento del fluido y, por tanto, lacapacidad de par del convertidor. El estator est conectado a la cajadel convertidor de par. El momento del aceite est en el mismosentido del rodete. El aceite golpea la parte de atrs de los labes delrodete y hace que gire. Esto se conoce como reaccin.

    Unidad 2 2-2-9 Tren de Fuerza ILeccin 2

    La turbina es el elemento impulsado del convertidor de par y contienelabes que reciben el flujo de aceite del rodete. El impacto de aceitedel rodete en los labes de la turbina hace que sta gire. La turbinahace girar el eje de salida (que est conectado con estras a laturbina). El aceite se mueve en direccin opuesta a la rotacin delmotor/volante cuando sale de los labes de la turbina.

  • Fig. 2.2.12 El aceite fluye continuamente entre los componentes del convertidor de par

    El aceite fluye continuamente entre los componentes delconvertidor de par

    Al seguir las flechas amarillas de la figura 2.2.12, se puede ver elflujo de aceite enviado con fuerza hacia afuera del rodete y alrededorde la caja dentro de la turbina. El aceite impulsa la turbina, y el par setransmite al eje de salida. Cuando el aceite deja los labes de laturbina, el aceite golpea el estator, que enva el aceite hacia el sentidode rotacin del rodete. El flujo de aceite se enva hacia arriba paraentrar nuevamente al rodete. El aceite fluye continuamente entre loscomponentes del convertidor de par.

    El eje de salida, que est conectado por estras a la turbina, enva elpar al eje de entrada de la transmisin. El eje de salida est conectadoa la transmisin mediante una horquilla y un eje de mando, odirectamente al engranaje de entrada de la transmisin.

    Unidad 2 2-2-10 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.13 Flujo de aceite del convertidor de par

    Flujo de aceite del convertidor de parLa figura 2.2.13 muestra una seccin transversal del convertidor de par.La caja de rotacin y el rodete se muestran en rojo, la turbina y el ejede salida se muestran en azul y el estator se muestra en verde. Lasflechas indican el flujo de aceite en el convertidor de par. El orificio deentrada de aceite est justo encima del eje de salida y el de salida esten el soporte del convertidor, debajo del eje de salida.El aceite de la bomba fluye a travs de la vlvula de alivio de entrada(no mostrada) del convertidor de par. La vlvula de alivio de entradadel convertidor de par controla la presin mxima del aceite en elconvertidor de par.

    El aceite fluye a travs de la maza al rodete y lubrica el cojinete en lamaza. El aceite fluye luego a travs del convertidor de par como sedescribi anteriormente. El aceite sale del convertidor de par y fluye atravs de la vlvula de alivio de salida. La vlvula de alivio de salidacontrola la presin mnima del convertidor de par. El aceite se debemantener con presin en el convertidor de par, a fin de evitar lacavitacin, que reduce la eficiencia del convertidor. Cavitacin es laformacin de burbujas de vapor de aceite alrededor de los labes.Principios del convertidor de par

    El convertidor de par absorbe las cargas de impacto. La viscosidad delaceite del convertidor de par es un buen medio para transmitir lapotencia. El aceite reduce la cavitacin, lleva afuera el calor y lubricalos componentes del convertidor de par.

    El convertidor de par se ajusta a la carga del equipo. A carga alta, elrodete gira ms rpido que la turbina para aumentar el par y reducir lavelocidad. Con una pequea carga en el equipo, el rodete y la turbinagiran prcticamente a la misma velocidad. La velocidad aumenta y elpar disminuye. En condicin de calado, la turbina permanece fija y elrodete queda girando. Se produce el mximo par y se para la turbina.

    Unidad 2 2-2-11 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • VE NTA JA S DEL CO NVERTIDO R D E PA R

    Perm ite el u so de la servotransm isin E vita el calado del mo tor en cargas altas Mult iplica el par

    Fig. 2.2.14 Ventajas del convertidor de par

    Fig. 2.2.15 Divisor de par

    Divisor de par

    Un divisor de par (figura 2.2.15) brinda las ventajas combinadas delconvertidor de par y del mando de engranajes planetarios. El divisorde par es un convertidor de par convencional con un conjunto deengranajes planetarios integrados en la parte delantera. Estadisposicin permite una divisin variable del par del motor entre elconvertidor y el conjunto de engranajes planetarios. La divisin puedeser tan alta como 70/30, dependiendo de la carga de la mquina.Tanto el convertidor como la salida del conjunto de engranajesplanetarios estn conectados al eje de salida del divisor de par.

    Ventajas del convertidor de parEl convertidor de par multiplica el par cuando la carga lo requiere yayuda a proteger el motor del calado durante las aplicaciones decargas altas. El convertidor de par tambin permite que los sistemashidrulicos de la mquina continen funcionando y permite el uso dela servotransmisin.

    Unidad 2 2-2-12 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.16 Convertidor de par y conjunto de engranajes planetarios

    E N G R AN AJE C E NT RA L

    CAJA

    R O D ET E

    T UR BINA

    C O N DU C TOD E S AL ID A

    E JE DE S A LIDA

    E ST A T O R

    P O R TA PL AN ET A RIO

    E NG RA NA JES P L AN ET AR IO S

    VO LA N TE D E L M O T O R

    CO ND UC TOD E E NT R AD A

    CO RO NA

    D IV ISO R DE PAR

    Fig. 2.2.17 Componentes del divisor de par

    Componentes del divisor de par

    Los divisores de par combinan un mando hidrulico con un mandomecnico y se ajustan a las condiciones de la carga. Al igual que elconvertidor de par, el divisor de par (figura 2.2.17) consta de cuatrocomponentes contenidos en una caja que se llena de aceite medianteuna bomba: el rodete (elemento impulsor), la turbina (elementoimpulsado), el estator (elemento de reaccin) y el eje de salida. Estosfuncionan del mismo modo que en un convertidor de par. El divisorde par tambin contiene un conjunto de engranajes planetarios.

    Convertidor de par y conjunto de engranajes planetariosEl divisor de par est unido al volante del motor. Durante laoperacin, el convertidor de par y el conjunto de engranajesplanetarios funcionan juntos para proveer la ms eficiente divisin delpar del motor.

    El convertidor de par (figura 2.2.16, izquierda) provee multiplicacindel par para cargas pesadas, mientras que el conjunto de engranajesplanetarios (figura 2.2.15, derecha) suministra cerca de 30 % delmando directo durante operaciones de carga ligera.

    Unidad 2 2-2-13 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • El conjunto de engranajes planetarios diferencia el divisor de par delconvertidor de par. El conjunto de engranajes planetarios permitemando directo cuando el equipo est con carga ligera. En cargapesada, el divisor de par funciona como un convertidor de parconvencional para aumentar el par de salida.

    El conjunto de engranajes planetarios consta de un engranaje central,una corona, ruedas planetarias y un portaplanetarios. La corona seconecta por estras a la turbina. El portaplanetarios se conecta porestras al eje de salida. El engranaje central se conecta al volante delmotor mediante estras y gira a las revoluciones por minuto delmotor.

    Con una carga ligera en la mquina, el portaplanetarios tiene bajaresistencia para girar, de modo que el engranaje central, losengranajes planetarios, el portaplanetarios y la corona giran a lamisma velocidad. El par del convertidor y del conjunto de engranajesplanetarios se transmite a travs del portaplanetarios al eje de salida ya la transmisin. Ni el convertidor de par ni el conjunto de engranajeplanetario multiplican el par del motor cuando giran a la mismavelocidad.

    Cuando el equipo est con carga pesada, el portaplanetarios se resistea girar. Dado que el engranaje central est girando a la velocidad delmotor, esta resistencia hace que los engranajes planetarios giren sobresus ejes. Su rotacin es contraria a la rotacin de la corona. Estocausa una disminucin en la velocidad de la corona. Dado que laturbina est conectada a la corona, una disminucin en la velocidadhar que el convertidor de par aumente el par de salida. Este par seenva al portaplanetarios y al eje de salida a travs de la corona.Con la disminucin de la velocidad de la corona, el par del motor atravs del engranaje central y del conjunto de engranaje planetariotambin se multiplica. Este par tambin se enva al portaplanetarios yal eje de salida a travs de la corona.Si la resistencia por girar del portaplanetarios es muy alta, la coronase detiene. Durante algunas condiciones de carga muy altas, larotacin del portaplanetarios y el eje de salida se pararn y esto seconoce como convertidor calado. Esto hace que la corona girelentamente en sentido contrario. En este momento, se tiene lamultiplicacin mxima del par del convertidor de par y del engranajecentral.

    Unidad 2 2-2-14 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • VE NTA JA S DEL DIVISO R D E PA R

    Absorbe ch oques

    Aum ento de p ar d e salid a

    A plicacin d e poten cia ms contin ua

    Perm ite operacin en man do directo

    Fig. 2.2.18 Ventajas del divisor de par

    Fig. 2.2.19 Tractor de cadenas con divisor de par

    Tractor de cadenas con divisor de par

    Los divisores de par se usan en tractores de cadenas para impulsar lamquina a travs de terrenos difciles sin producir crestas de potencia.

    Los convertidores de par de los tractores de cadena permanecencalados ms que en cualquier otra mquina Caterpillar. En la figura2.2.19 se muestra un Tractor de Cadenas equipado con un divisor depar.

    Ventajas del divisor de parLos divisores de par brindan una aplicacin continua de potencia yaumentan el par de salida disponible en cargas altas. Los divisores depar absorben los choques de potencia y aumentan as la vida til deltren de fuerza. Los divisores de par permiten una operacin de mandodirecto de la mquina, que a su vez aumenta la eficiencia y laeconoma de combustible.

    Unidad 2 2-2-15 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.20 Convertidor de par de embrague de traba

    Convertidor de par de embrague de traba

    Algunas mquinas requieren mando de convertidor de par en ciertascondiciones y de mando directo en otras. El convertidor de par deembrague de traba (figura 2.2.20) brinda una conexin directa entre latransmisin y el motor. Este tambin opera de igual forma que unconvertidor de par convencional cuando no est en el modo de traba.

    El embrague de traba est en la caja del convertidor de par. Cuando elembrague de traba se acopla, el embrague conecta la caja de rotacindirectamente al eje de salida y la turbina. El eje de salida girar a lavelocidad del motor. El mando directo provee la ms alta eficienciadel tren de mando en velocidades altas. El embrague de traba conectala turbina a la caja de rotacin. La caja de rotacin gira a la mismavelocidad del rodete. El embrague de traba se conectaautomticamente en cualquier momento en que las condiciones deoperacin del equipo exijan mando directo.

    Unidad 2 2-2-16 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • CONVERTIDOR DE PARCON EMBRAGUE DE TRABA

    CAJA

    PLATOSY DISCOS

    TURBINA

    RODETE

    ESTATOR

    EJE DESALIDA

    PISTONDE EMBRAGUE

    Fig. 2.2.21 Componentes del convertidor de par de embrague de traba

    Componentes del convertidor de par de embrague de traba

    La figura 2.2.21 muestra los componentes del embrague de traba. Elembrague de traba consta de un pistn de embrague, planchas ydiscos. Una vlvula de control del embrague de traba, ubicada en lacubierta externa, controla el flujo de aceite para la conexin delembrague de traba. En algunas aplicaciones, el embrague de traba secontrola mediante un solenoide activado por el Mdulo de ControlElectrnico (ECM) de la transmisin.Cuando se requiere activar el embrague de traba, el aceite fluye atravs de un conducto de aceite en el eje de salida al pistn deembrague de traba. El pistn de embrague de traba y las planchas seconectan a la caja del convertidor mediante estras. La caja delconvertidor gira a la velocidad del motor. Los discos estn conectadosal adaptador con estras y el adaptador est apernado a la turbina. Lapresin de aceite del pistn empuja el pistn contra las planchas y losdiscos del embrague de traba. Las planchas y los discos giran juntos yhacen que la turbina y el eje de salida giren a la misma velocidad quela caja del convertidor. La turbina y el rodete giran ahora a la mismavelocidad y no hay multiplicacin de par del convertidor de par.

    Cuando el embrague de traba se libera, el convertidor de parmultiplica el par como en un convertidor de par convencional.

    Unidad 2 2-2-17 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • VEN TAJA S D EL CON VERTIDO R DE PA RCON EM BRAG UE DE TR ABA

    Provee ma ndo d irec to para v elocid ades a ltas

    Provee m ultip licac in de pa r p ara ca rgas alta s

    Mayor flex ibil idad en las aplicacion es de la mq uin a

    Fig. 2.2.22 Ventajas del convertidor de par de embrague de traba

    Fig. 2.2.23 Cargadores de ruedas y mototrallas grandes

    Cargadores de ruedas y mototrallas grandes

    Varios tipos de mquinas estn equipados con convertidores de parcon embrague de traba, como los cargadores de ruedas y lasmototrallas grandes mostrados en la figura 2.2.23.

    Ventajas del convertidor de par con embrague de trabaEl convertidor de par con embrague de traba permite flexibilidad enla aplicacin de la mquina. Cuando la mquina est con carga alta,el convertidor de par con embrague de traba funciona como unconvertidor de par convencional, u multiplica el par. Cuando elequipo viaja a alta velocidad, el convertidor de par del embrague detraba provee mando directo para las velocidades altas y economizacombustible.

    Unidad 2 2-2-18 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.24 Convertidor de par de embrague unidireccional

    Fig. 2.2.25 Convertidor de par de embrague unidireccional

    Convertidor de par de embrague unidireccional

    El disco de leva conecta el embrague unidireccional al estator y estconectado por estras al estator. Los rodillos proveen la conexinmecnica entre la leva y la maza. Los resortes sostienen los rodillosen la abertura de la leva. La maza conecta el embrague unidireccionalal portador y se conecta mediante estras a ste.

    Convertidor de par de embrague unidireccional

    El convertidor de par de embrague unidireccional opera en formasimilar al convertidor de par convencional. El rodete usa fluido paraaccionar la turbina y el eje de salida. Sin embargo, el estator vamontado en un embrague unidireccional en vez de una cajaestacionaria. Este embrague unidireccional permite que el estator girelibremente cuando no se requiere multiplicacin de par.

    El embrague unidireccional tambin se usa con los convertidores depar de embrague de traba. En los convertidores de par de embraguede traba, el embrague unidireccional permite que el estator girelibremente cuando el equipo est en mando directo.

    Unidad 2 2-2-19 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • VENTA JAS DE LO S CO NVERTIDO RESDE PA R UNID IRECCION ALES

    Mult iplican el par en ca rgas altas

    Reducen el arrastre del convertidor

    Prod ucen men os calor

    Fig. 2.2.26

    Ventajas del embrague unidireccionalLa multiplicacin par ocurre slo con cargas pesadas.

    El estator gira en rueda libre durante cargas ligeras, lo cual resulta enmenor produccin de calor y disminucin del arrastre del convertidor.

    Cuando se tiene una carga pesada y se requiere multiplicar el par, lafuerza del aceite sobre la parte delantera de los labes del estator tratarde hacer girar el disco de leva a la derecha. Esta accin hace que losrodillos se "amontonen" entre el disco de leva y la maza, y bloqueen elestator en su lugar. El estator entonces enva de nuevo el aceite al rodetepara multiplicar el par.

    Cuando se incrementa la velocidad del rodete y la turbina, la fuerza delaceite empieza a golpear la parte de atrs de los labes del estator ygiran el estator a la izquierda. Cuando rota en este sentido, los rodillosno se "amontonan" y pueden rodar en la maza, y el estator se desplaza arueda libre. El estator no enva el aceite al rodete, y permiten que elconvertidor de par acte ms como un acoplamiento hidrulico.

    Unidad 2 2-2-20 Tren de Fuerza ILeccin 2

    Fig. 2.2.27 Equipos con embragues unidireccionales

    Las mototrallas, las retroexcavadoras, los camiones de obras y losvolquetes articulados estn equipados con embragues unidireccionales.

  • Fig. 2.2.28 Convertidor de par con embrague impulsor

    CONVERTIDOR DE PARCON EMBRAGUE IMPULSOR

    CAJA

    EMBRAGUE DE TRABA

    TURBINA

    RODETE

    EMBRAGUE IMPULSOR

    ESTATOR

    Fig. 2.2.29 Componentes del convertidor de par con embrague impulsor

    Componentes del convertidor de par con embrague impulsor

    La figura 2.2.29 muestra los componentes del embrague impulsor.

    El embrague impulsor acopla el rodete a la caja del convertidor y constade un pistn de embrague impulsor, planchas y discos.

    Cuando el ECM aumenta la corriente del solenoide del embragueimpulsor, disminuye la presin del embrague impulsor. Cuando lacorriente del ECM est en cero, la presin del embrague impulsor est almximo y el convertidor funciona como un convertidor convencional.

    Convertidor de par con embrague impulsor

    El convertidor de par con embrague impulsor (figura 2.2.28) haceposible variar en una amplia gama el par de salida del convertidor. Estees similar al convertidor de par convencional, excepto que la caja derotacin impulsa el rodete a travs de un embrague impulsor. La caja derotacin gira a la velocidad del motor. El embrague impulsor es unconjunto de embrague de disco mltiple. El embrague impulsor se activahidrulicamente y se controla mediante la vlvula solenoide delembrague impulsor. La vlvula solenoide del embrague impulsor secontrola mediante el Mdulo de Control Electrnico (ECM) de latransmisin y se activa por presin en el pedal del freno izquierdo.

    Unidad 2 2-2-21 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.30 Operacin del embrague impulsor

    Operacin del embrague impulsor

    Cuando la vlvula solenoide del embrague impulsor no estenergizada por el ECM no hay flujo de corriente al solenoide. Elaceite fluye al conducto de aceite del embrague impulsor desde elportador y empuja el pistn de embrague impulsor (1) contra lasplanchas (2) y discos (3). El pistn y las planchas estn conectados ala caja del embrague impulsor con estras. El adaptador estasegurado al rodete (4) con pernos. La friccin entre los discos y lasplanchas traba el rodete en la caja del convertidor y hace que elrodete gire a la misma velocidad de la caja del convertidor. El rodetedesplaza todo el aceite y el convertidor de par estar en el mximopar de salida.

    Cuando se aumenta la corriente al solenoide, disminuye la presin deaceite al pistn. La friccin entre las planchas y los discos disminuye,el rodete patina (gira ms lentamente) y enva menos aceite a laturbina. Con menos fuerza en la turbina, disminuye el par en el eje desalida.

    El desplazamiento del rodete depende de su velocidad. Una menorvelocidad significa menor desplazamiento y menor transferencia depotencia. El embrague patina para evitar el patinaje de las ruedas. Eloperador del equipo puede ajustar el patinaje para adecuarlo al trabajopor realizar variando la corriente que enva al solenoide, que a la vezvara la presin del pistn del embrague.

    Unidad 2 2-2-22 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • VENTA JAS DEL CO NV ERTID O R DE PARC ON EMBR AGU E IM PULSO R

    Disminuye el patinaje de la rueda R educe el desgaste del neumtico

    Aumenta la potencia disponible delmotor para el sistema hidrulico

    Fig. 2.2.31 Ventajas del convertidor de par con embrague impulsor

    Fig. 2.2.32 Cargador de Ruedas 992G con convertidor de parcon embrague impulsor

    Cargador de Ruedas 992G con convertidor de par con embragueimpulsor

    La figura 2.2.32 muestra un Cargador de Ruedas 992C equipado conun convertidor de par con embrague impulsor.

    Ventajas del convertidor de par con embrague impulsorLa ventaja ms importante del embrague impulsor es su capacidad deevitar el patinaje de las ruedas. Las ruedas de un cargador de ruedasson particularmente propensas a patinar durante la operacin decargue del cucharn. Los neumticos se desgastan ms rpidamentecuando ocurre el patinaje y su reemplazo es muy costoso en laoperacin del cargador de ruedas. El embrague impulsor tambinaumenta la disponibilidad de potencia del motor.

    Unidad 2 2-2-23 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.33 Convertidor de par de capacidad variable

    Fig. 2.2.34 Rodete exterior

    Rodete exterior

    El rodete exterior (figura 2.2.34) es el segundo rodete dentro delconvertidor de par. El rodete exterior gira con la caja del convertidorcuando la presin de aceite acta en el pistn del embrague al conectarel conjunto de embrague. Cuando la mxima presin de aceite conectacompletamente el embrague, el rodete exterior gira con el rodete interior.Cuando hay una disminucin de la presin de aceite, el embrague patinay da como resultado un giro ms lento del rodete exterior y unadisminucin de la capacidad del convertidor de par.

    Convertidor de par de capacidad variable

    El propsito del convertidor de par de capacidad variable (figura 2.2.33)es permitir que el operador limite el aumento de par en el convertidor depar, para reducir el giro de la rueda y desviar la potencia al sistemahidrulico. Los componentes principales de la unidad son el rodeteinterior, el rodete exterior, el embrague impulsor, la turbina y el estator.

    El rodete interior, la turbina y el estator funcionan esencialmente igualque en el convertidor de par convencional. La diferencia principal es queel rodete est dividido, de modo que hay un rodete adicional paraaumentar la flexibilidad del manejo del par muy alto.

    Unidad 2 2-2-24 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • Fig. 2.2.35 Embrague impulsor

    Fig. 2.2.36 Flujo de aceite del embrague impulsor

    Flujo de aceite del embrague impulsorEn la modalidad de potencia plena (figura 2.2.36, izquierda), lapresin de aceite acta sobre el pistn de embrague, que conecta elembrague impulsor y hace que el rodete exterior gire con el rodeteinterior. Con ambos rodetes girando a la velocidad de la caja, losrodetes desplazan la totalidad del aceite y el convertidor de parproduce el par mximo. Cuando el embrague est completamenteconectado no hay patinaje del embrague y permite que el convertidorde par funcione como un convertidor de par convencional.

    Embrague impulsor

    El embrague impulsor (figura 2.2.35 ) se activa hidrulicamente y secontrola mediante el sistema hidrulico de la transmisin. Elembrague conecta el rodete exterior a la caja de rotacin, parapermitir que giren juntos el rodete interior y el rodete exterior.

    Unidad 2 2-2-25 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • En la modalidad de potencia reducida (figura 2.2.36, derecha) lapresin de aceite disminuye en el pistn del embrague y permite queel embrague patine. El embrague transmite algo de la fuerza de lacaja de rotacin a un rodete. Un rodete gira a la misma velocidad quela caja de rotacin y el otro rodete gira ms lentamente. Los rodetesno desplazan la totalidad del aceite y se reduce la salida delconvertidor de par. En capacidad mnima, la operacin delconvertidor de par de capacidad variable es similar a la operacin deun convertidor de par convencional, excepto que el tamao efectivodel rodete se reduce debido al patinaje del embrague impulsor.

    El desplazamiento del rodete depende de la velocidad de ste. Unavelocidad ms baja significa menor desplazamiento, y menordesplazamiento significa menor transferencia de potencia. Elembrague patina para evitar que las ruedas patinen. El operador de lamquina calibra la cantidad de patinaje y vara la presin en el pistndel embrague.

    VENTAJAS DEL CO N VERTIDO R DE PARDE C APACIDAD VARIA BLE

    A umen ta la potencia d isponib le d el motorpara el sistema hid ru lico

    R educe el d esgaste d el neu mtico

    Dism inu ye e l p atin aje de la ru eda

    Fig. 2.2.37 Ventajas del convertidor de par de capacidad variable

    Ventajas del convertidor de par de capacidad variableSimilar al convertidor de par con embrague impulsor, el convertidorde par de capacidad variable evita que las ruedas patinen durante laoperacin de cargue del cucharn. El convertidor de par de capacidadvariable tambin aumenta la disponibilidad de potencia del motor.

    Procesos de reparacin

    Prueba de calado del convertidor de par

    La prueba de calado se realiza cuando se sospecha de un problema enel convertidor de par.

    Consulte siempre los manuales de servicio apropiados para losprocedimientos de seguridad y pruebas.

    Unidad 2 2-2-26 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • El calado del convertidor de par ocurre cuando la velocidad del eje desalida es cero. La prueba de calado del convertidor se realiza mientrasel motor est funcionado a mxima aceleracin. Esta prueba dar unaindicacin del rendimiento del motor y del tren de mando con base enla velocidad del motor. Una velocidad ms baja o ms alta que laespecificada es indicacin de problemas del motor o del tren demando. Una velocidad de calado del convertidor baja es generalmenteindicacin de un problema de funcionamiento del motor. Unavelocidad de calado del convertidor alta es generalmente indicacinde un problema del tren de mando.

    Prueba de la vlvula de alivio del convertidor de par

    Las pruebas de la vlvula de alivio del convertidor de par incluyen laprueba de la vlvula de alivio de entrada y la prueba de la vlvula dealivio de salida.

    La vlvula de alivio de entrada de un convertidor de par controla lapresin mxima del convertidor. Su principal propsito es evitardaos en los componentes del convertidor cuando el motor se pone enfuncionamiento con el aceite fro.

    Consulte siempre los manuales de servicio apropiados para losprocedimientos de las pruebas y de seguridad.

    La vlvula de alivio de salida mantiene la presin en el convertidorde par. La presin se debe mantener en el convertidor de par, a fin deevitar cavitacin y asegurar la operacin correcta del convertidor. Unapresin baja podra indicar una fuga en el convertidor, un flujoinadecuado de la bomba o un funcionamiento incorrecto de la vlvulade alivio. Una presin alta podra indicar un funcionamientoincorrecto de la vlvula de alivio o un bloqueo del sistema. Realiceesta prueba, a travs de la revisin de la presin de la vlvula dealivio de salida en el orificio de toma de presin correspondiente.

    Unidad 2 2-2-27 Tren de Fuerza ILeccin 2

  • PRACTICA DE TALLER 2.2.1: TREN DE FUERZA

    Prctica de Taller 1

    Herramientas requeridas:

    1 1P0510 GRUPO IMPULSOR1 1P0520 GRUPO IMPULSOR1 1P1863 PINZAS1 2P8312 PINZAS1 5P4758 PINZAS2 5P9736 SOPORTE DE ESLABON1 8T0461 JUEGOS DE HERRAMIENTAS DEL TECNICO DE SERVICIO2 6V2156 SOPORTE DE ESLABON

    Objetivo de la prctica de taller: El estudiante demostrar la capacidad de desarmar, revisar y armaren forma correcta el divisor de par de la mquina D6R.

    Instrucciones: Desarmar y armar el divisor de par de la mquina D6R. Use como guas las pginas116 a 126 de la publicacin Tren de fuerza del Tractor de Cadenas (SENR8357).

    Unidad 2 - 28 - Tren de Fuerza IPrctica de Taller 2.2.1.

    Prc

    tica

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    2.1:

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