Leccin 2: Servotransmisiones

Leccin 2: Servotransmisiones

Introduccin
Esta leccin trata acerca de la teora de operacin de las
servotransmisiones y de sus componentes principales, incluidos los
embragues hidrulicos y el tren de engranajes. En la leccin tambin
veremos el flujo de potencia a travs de las servotransmisiones y las
transmisiones de contraeje.

Objetivos
Al terminar esta leccin, el estudiante podr explicar con detalle los
componentes bsicos y la operacin de las servotransmisiones.y
trazar el flujo de potencia a travs de la servotransmisin.
Materiales de referencia
La informacin de servicio relacionada con el desarmado y armado
de las servotransmisiones usadas en los ejercicios de las prcticas de
taller.
Animaciones del tren de fuerza*
* Vea la informacin complementaria en el CD-ROM Tren
de Fuerza I de Caterpillar.

Herramientas

Las herramientas apropiadas indicadas en la informacin de servicio

para la servotransmisin usada en los ejercicios de las prcticas de
taller.
Unidad 3 3-2-2 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.1 Tren de engranajes y embragues hidrulicos de la servotransmisin

En una transmisin manual, la potencia se transmite a travs de los

engranajes de los ejes, mediante el deslizamiento de los engranajes
para obtener una conexin apropiada o con el uso de un collar para
fijar los engranajes impulsados en los ejes. Combinaciones de
palancas, ejes y cables controlan las horquillas de cambio que
fsicamente mueven los engranajes o los collares. En muchos casos,
un embrague del volante se usa para interrumpir el flujo de potencia
durante el cambio.
La servotransmisin es un tren de engranajes que se puede cambiar
sin interrumpir el flujo de potencia. En vez de deslizar fsicamente un
engranaje o un collar, embragues activados hidrulicamente controlan
el flujo de potencia. En una servotransmisin, los engranajes estn
acoplados permanentemente.
La principal ventaja de una servotransmisin es la respuesta ms
rpida cuando se cambia de una velocidad a otra. Esto permite un
cambio rpido de velocidades cuando se necesita. La
servotransmisin puede cambiar las velocidades con cargas sin
prdida de productividad.
Unidad 3 3-2-3 Tren de Fuerza I
Leccin 2

PISTN DISCOS Y MAZA

PLANCHAS

PRESIN TAMBOR
DE ACEITE
DE ENTRADA

SALIDA
DE ACEITE
SALIDA
ENTRADA

EMBRAGUE CONECTADO EMBRAGUE DESCONECTADO

Fig. 3.2.2 Embrague hidrulico

El embrague hidrulico consta de un paquete de embrague (discos y

planchas) y un pistn de embrague. El embrague se conecta cuando el
aceite presurizado empuja el pistn del embrague contra los discos y
las planchas. Cuando los discos y las planchas entran en contacto, la
friccin hace que la potencia fluya a travs de ellos. Los discos estn
conectados a un componente. Las planchas estn conectadas a otro.
La potencia se transmite de uno de los componentes al otro, a travs
del paquete de embrague.
En la servotransmisin se usa presin de aceite interna para conectar
los embragues hidrulicos. Cuando el operador selecciona una
posicin de velocidad, el aceite hidrulico conecta los embragues, que
envan la potencia a los engranajes seleccionados. Cada combinacin
de embragues proporciona una relacin de engranajes diferentes y,
por tanto, una velocidad diferente.
Cuando ya no se requiere que un embrague acte, se detiene el
flujo de aceite y el embrague se libera. La fuerza del resorte mueve el
pistn del embrague fuera de los discos y las planchas, hace que el
componente fijo gire libremente y detiene el flujo de potencia a travs
de ese embrague.
Unidad 3 3-2-4 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.3 Trenes de engranajes de las servotransmisiones

El tren de engranajes transfiere la potencia del motor, a travs del tren

de engranajes, a las ruedas de mando. Los tipos ms comunes de
trenes de engranajes de las servotransmisiones son las transmisiones
de contraeje (figura 3.2.3, derecha) y la transmisin planetaria (figura
3.2.3, izquierda).

Fig. 3.2.4 Transmisin de contraeje

En las transmisiones de contraeje se usan embragues para transmitir

la potencia a travs de los engranajes. En las transmisiones de
contraeje se usan engranajes de dientes rectos conectados
constantemente. La transmisin no tiene collares deslizantes. Los
cambios de velocidad y de direccin se ejecutan mediante la conexin
de varios paquetes de embrague. Algunas de las ventajas de la
transmisin de contraeje son menos piezas y menor peso.
Se usar una transmisin de contraeje de cuatro velocidades de
avance y tres velocidades de retroceso (figura 3.2.4), para explicar los
componentes y la operacin de la transmisin de contraeje.
Unidad 3 3-2-5 Tren de Fuerza I
Leccin 2

BAJA DE AVANCE

ALTA DE AVANCE

RETROCESO

SEGUNDA

TERCERA

PRIMERA

Fig. 3.2.5 Transmisin de contraeje (vista lateral)

La figura 3.2.5 muestra algunos de los elementos internos que

componen la transmisin de contraeje. Hay tres ejes de embrague
principales. El eje de baja/alta de avance y el eje de
retroceso/segunda estn en contacto constante con el eje de entrada
que impulsan. El eje de retroceso/segunda est en contacto constante
con el eje de tercera/primera y lo impulsan. El eje de baja/alta de
avance no est conectado con el eje de tercera/primera. El eje de
tercera/primera velocidad est en contacto constante con el eje de
salida y lo impulsa, lo que acciona ambos ejes de mando delantero y
trasero.

TRANSMISIN
VISTA DEL EXTREMO
ORIFICIO DEL
ENFRIADOR ENTRADA DE LA
BOMBA DE LA
TRANSMISIN
ORIFICIO DE LA AL FILTRO
TEMPERATURA DE
ACEITE DEL CONVERTIDOR

EJE DE ENTRADA

EJE DE EJE
AVANCE BAJA/ALTA RETROCESO/SEGUNDA

PLACA DEL NMERO

DE IDENTIFICACIN EJE
DEL PRODUCTO TERCERA/PRIMERA

FILTRO DE ACEITE
EJE DE SALIDA DE LA TRANSMISIN

Fig. 3.2.6 Transmisin de contraeje (vista del extremo)

La figura 3.2.6 muestra la vista del extremo posterior de la

transmisin de contraeje. Observe la posicin relativa del eje de
entrada y salida con respecto a los ejes de embrague de velocidad y
direccin.
Unidad 3 3-2-6 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.7 Embragues de la transmisin de contraeje

Los embragues (figura 3.2.7) se conectan hidrulicamente y se

desconectan por resorte. La velocidad y la direccin seleccionadas
por el operador determinan qu embragues se conectarn. Los
embragues se seleccionan para obtener la relacin correcta de
engranajes.

Fig. 3.2.8 Pistn de embrague de la transmisin de contraeje

El pistn de embrague (figura 3.2.8) tiene un sello interior y uno

exterior. La presin del embrague de velocidad o de direccin llena la
cavidad detrs del pistn del embrague, mueve el pistn a la
izquierda contra el resorte del pistn y conecta los discos y las
planchas del embrague.
Cuando los discos tienen desgastada la mitad de la profundidad de las
ranuras de aceite, el pistn del embrague se desplaza lo suficiente
para sacar de su asiento (soplar) el sello exterior. Esto evita que los
discos y las planchas entren en contacto metal con metal.
Unidad 3 3-2-7 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.9 Discos y planchas del embrague de la transmisin de contraeje

Los discos y las planchas del embrague (flecha) de la figura 3.2.9

estn montados dentro de la caja del embrague. Las estras del
dimetro exterior de las planchas se conectan con las estras de la caja
del embrague. Las planchas y la caja giran juntas.
Los discos del embrague estn apilados entre las planchas del
embrague. Los dientes interiores de los discos estn conectados con
los dientes exteriores de la maza. Los discos del embrague tienen
adherido, en la superficie, un material de friccin de modo que no
hay contacto de metal con metal entre los discos y las planchas del
embrague.

Fig. 3.2.10 Maza del embrague de la transmisin de contraeje

La maza (flecha) de la figura 3.2.10 es el componente del paquete de

embrague donde el engranaje se conecta mediante estras. Los discos
del paquete de embrague tambin estn conectados por estras a la
maza. Cuando el pistn del embrague conecta el embrague, las
planchas y los discos transmiten la potencia al engranaje, a travs de
la maza.
Unidad 3 3-2-8 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.11 Ejes de la transmisin de contraeje

Los ejes de la transmisin (figura 3.2.11) llevan los engranajes en la

transmisin. El nmero de ejes y engranajes depende de la
transmisin y del modelo de la mquina.

Fig. 3.2.12 Conductos de aceite de los ejes de la transmisin de contraeje

Cada eje de la transmisin tiene tres conductos internos de aceite

(figura 3.2.12). Un conducto lleva el aceite de lubricacin y
enfriamiento de los embragues, cojinetes y engranajes. Los otros dos
conductos llevan aceite a presin para la conexin de los embragues
de cada eje.
Unidad 3 3-2-9 Tren de Fuerza I
Leccin 2

FLUJO DE POTENCIA
POSICIN NEUTRAL

BAJA DE AVANCE
ALTA DE AVANCE

RETROCESO
SEGUNDA

TERCERA

PRIMERA

Fig. 3.2.13 Transmisin de contraeje (NEUTRAL)

Cuando la transmisin est en posicin NEUTRAL (figura 3.2.13), no

hay embragues conectados.
El par del motor lo transmite el eje del convertidor de par a la
transmisin. El eje del convertidor de par est conectado por estras al
conjunto del eje de entrada de la transmisin y lo impulsa. Puesto que
el embrague de retroceso ni el embrague de avance estn conectados,
no hay transferencia de par desde el conjunto del eje de entrada a los
conjuntos de contraeje o al conjunto de eje de salida.
Unidad 3 3-2-10 Tren de Fuerza I
Leccin 2

FLUJO DE POTENCIA
PRIMERA VELOCIDAD
DE AVANCE
BAJA DE AVANCE
ALTA DE AVANCE

RETROCESO

SEGUNDA

TERCERA

PRIMERA

Fig. 3.2.14 Transmisin de crontraeje (PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE)

Para transmitir la potencia se deben conectar un embrague de

direccin y un embrague de velocidad. Cuando se conecta el
embrague, ste sostiene la maza que lleva el engranaje apropiado.
Cuando est fija la maza, la potencia puede fluir a travs del
engranaje.
En la PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.14), el
embrague de baja en avance queda conectado igual que el embrague
de primera velocidad. El embrague de baja en avance sostiene el
engranaje del extremo del eje. La potencia se transmite del engranaje
del eje de entrada al engranaje del extremo del eje de avance. El
engranaje del medio del eje de baja/alta de avance impulsa un
engranaje en el eje de retroceso/segunda. El embrague de primera
velocidad sostiene el engranaje grande del eje de tercera/primera. La
potencia se transmite del engranaje del extremo del eje de
retroceso/segunda al engranaje grande del eje de tercera/primera.
Cuando se conecta el embrague de primera velocidad, la potencia se
transmite del engranaje al eje. El engranaje del eje de tercera/primera
transmite la potencia a un engranaje del eje de salida.
Unidad 3 3-2-11 Tren de Fuerza I
Leccin 2

FLUJO DE POTENCIA
SEGUNDA VELOCIDAD
DE RETROCESO
BAJA DE AVANCE
ALTA DE AVANCE

RETROCESO

SEGUNDA
TERCERA

PRIMERA

Fig. 3.2.15 Transmisin de contraeje (SEGUNDA VELOCIDAD DE RETROCESO)

En SEGUNDA VELOCIDAD DE RETROCESO (figura 3.2.15), el

embrague de retroceso y el embrague de segunda velocidad estn
conectados. La potencia se transfiere de un engranaje del eje de
entrada a un engranaje del eje de retroceso/segunda.
Cuando se conecta el embrague de segunda velocidad, la potencia
fluye del engranaje del eje de retroceso/segunda a un engranaje
conectado con estras al eje de tercera/primera. El engranaje del
extremo del eje de tercera/primera transfiere la potencia al engranaje
del eje de salida.
Unidad 3 3-2-12 Tren de Fuerza I
Leccin 2

FLUJO DE POTENCIA
TERCERA VELOCIDAD
DE RETROCESO
BAJA DE AVANCE
ALTA DE AVANCE

RETROCESO
SEGUNDA

TERCERA

PRIMERA

Fig. 3.2.16 Transmisin de contraeje (TERCERA VELOCIDAD DE RETROCESO)

En la TERCERA VELOCIDAD DE RETROCESO (figura 3.2.16), el

embrague de retroceso y el de tercera velocidad estn conectados. La
potencia se transfiere de un engranaje del eje de entrada a un
engranaje del eje de retroceso/segunda.
Cuando el embrague de tercera velocidad est conectado, sostiene el
engranaje del extremo del eje de tercera/primera. La potencia se
transfiere del engranaje del eje de segunda/retroceso al engranaje fijo.
El engranaje del otro extremo del eje de tercera/primera transfiere la
potencia al engranaje del eje de salida.
Unidad 3 3-2-13 Tren de Fuerza I
Leccin 2

FLUJO DE POTENCIA
CUARTA VELOCIDAD
DE AVANCE
BAJA DE AVANCE
ALTA DE AVANCE

RETROCESO
SEGUNDA

TERCERA

PRIMERA

3.2.17 Transmisin de contraeje (CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE)

En CUARTA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.17), el

embrague de direccin de alta de avance y el de tercera velocidad
estn conectados. La potencia se transfiere de un engranaje del eje de
entrada a un engranaje del eje de baja/alta de avance. El engranaje del
medio del eje de baja/alta de avance impulsa un engranaje en el eje
de retroceso/segunda.
Cuando se conecta el embrague de tercera velocidad, sostiene el
engranaje del extremo del eje de tercera/primera. La potencia se
transfiere del engranaje del eje de segunda/retroceso al engranaje fijo.
El engranaje del otro extremo del eje de tercera/primera transfiere la
potencia al engranaje del eje de salida.
Unidad 3 3-2-14 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.18 Transmisin planetaria

En las transmisiones planetarias se usan engranajes planetarios para

transmitir la potencia y permitir los cambios de velocidad y de
direccin. Los embragues hidrulicos controlan la rotacin de los
componentes del engranaje planetario y permiten que el conjunto
planetario sirva como acoplador directo, como engranaje de
reduccin o como engranaje de retroceso.
Los conjuntos de engranajes planetarios son unidades compactas, no
tienen contraeje y tanto el eje de entrada como el de salida giran en
un mismo eje. Un conjunto de engranajes planetarios permite cambiar
la relacin de engranajes sin tener que conectar o desconectar
engranajes. Como resultado, habr poca o ninguna interrupcin del
flujo de potencia.
En los conjuntos de engranajes planetarios, la carga se distribuye
sobre varios engranajes, lo que disminuye la carga en cada diente. El
sistema planetario tambin distribuye la carga uniformemente
alrededor de la circunferencia del sistema, y elimina tensiones
laterales en los ejes.
Unidad 3 3-2-15 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.19 Componentes de la transmisin planetaria

En su forma ms simple, un conjunto de engranajes planetarios

consta de:
1. Un engranaje central (el centro del conjunto planetario)
2. Tres o ms engranajes intermedios (engranajes planetarios)
3. Un portador (sostiene los engranajes planetarios)
4. Una corona (el lmite externo del conjunto planetario).
La transmisin planetaria controla la potencia a travs de los
conjuntos planetarios con paquetes de embrague que constan de
discos y de planchas. Cada paquete de embrague est contenido en
una caja separada.
En algunas transmisiones planetarias, los paquetes de embrague estn
montados en el permetro del conjunto planetario. Los dientes
internos de los discos estn conectados con los dientes externos de la
corona. Las muescas del dimetro exterior de las planchas se
conectan con pasadores en la caja del embrague. Los pasadores evitan
la rotacin de las planchas. En los siguientes ejemplos, se asume que
se habla de este tipo de transmisiones.
Unidad 3 3-2-16 Tren de Fuerza I
Leccin 2

EMBRAGUE DE LA TRANSMISIN
ENTRADA DE PLANCHAS
ACEITE DE PISTN DE ACERO RESORTE
PRESIN

CAJA DEL EMBRAGUE DISCOS CORONA

Fig. 3.2.20 Embragues de transmisin planetaria

La figura 3.2.20 muestra los componentes de un embrague. Los

resortes estn entre la caja del embrague y el pistn. Los resortes
mantienen los embragues desconectados, para evitar que el pistn del
embrague empuje las planchas. Los embragues se conectan cuando el
aceite se enva al rea detrs del pistn. Cuando la presin del aceite
aumenta en el rea detrs del pistn, el pistn se mueve a la derecha
contra la fuerza del resorte y empuja los discos y las planchas entre
s. El embrague queda conectado y la corona fija. Cuando disminuye
la presin de aceite que sostiene al pistn, el resorte obliga al pistn a
regresar a la caja, lo cual libera los discos y las planchas. La corona
ya no est fija y gira libremente.

Fig. 3.2.21 Planchas de embrague de transmisin planetaria

Las planchas de embrague (figura 3.2.21) estn montadas dentro de la

caja del embrague. Las muescas del dimetro exterior de las planchas
estn conectadas con pasadores en la caja del embrague y evitan la
rotacin de las planchas.
Unidad 3 3-2-17 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.22 Discos del embrague de transmisin planetaria

Los discos del embrague (figura 3.2.22) estn conectados a la corona

y giran con el engranaje. Los dientes internos de los discos estn
conectados con los dientes externos de la corona. Los discos se
fabrican de material antifriccin de acuerdo con los requisitos de la
aplicacin.

Fig. 3.2.23 Caja del embrague de la transmisin planetaria

Cada embrague de la transmisin tiene su propia caja (figura 3.2.23).

La caja mantiene el pistn del embrague y las planchas en su lugar.
Se usan pasadores para evitar que las planchas giren.
Unidad 3 3-2-18 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.24 Conjunto de engranajes planetarios

Estudiar los conceptos bsicos de los engranajes planetarios ayudar a

entender cmo funciona una transmisin planetaria.
Los componentes de un conjunto de engranajes planetarios se
muestran en la figura 3.2.24. Los engranajes planetarios (1) estn
contenidos en un portador (2). El engranaje exterior se llama corona
(3). El engranaje del centro se llama engranaje central (4).
Los componentes del conjunto de engranajes planetarios se llaman as
debido a que se mueven en forma parecida al sistema solar. Los
engranajes planetarios giran alrededor del engranaje central justo
como los planetas del sistema solar giran alrededor del Sol.
En la transmisin se requiere menos espacio si los conjuntos de
engranajes planetarios se utilizan en vez de engranajes de dientes
externos, debido a que todos los engranajes pueden estar dentro de la
corona.
Otra ventaja de la corona es que se puede tener el doble de contacto
de dientes que en los engranajes de dientes externos. Los engranajes
de dientes internos son ms resistentes y de mayor duracin que los
de dientes externos.
Cuando un engranaje de dientes externos es impulsado mediante otro
de dientes externos, los dos engranajes giran en sentido opuesto.
Cuando un engranaje de dientes externos y uno de dientes internos
estn conectados, girarn en el mismo sentido.
Los engranajes planetarios giran libremente en sus cojinetes y el
nmero de dientes no afecta la relacin de los otros dos engranajes.
Con conjuntos de engranajes planetarios hay normalmente tres o
cuatro engranajes planetarios que giran en cojinetes.
Unidad 3 3-2-19 Tren de Fuerza I
Leccin 2

RELACIN DE ENGRANAJES
PLANETARIOS

S+R=C
S: Dientes de engranajes centrales
R: Dientes de corona
C: Dientes de portador

Dientes de engranajes impulsados

Relacin de engranajes =
Dientes de engranajes impulsores

Fig. 3.2.25 Relaciones de engranajes planetarios

En un conjunto simple de engranajes planetarios con un engranaje

central que tenga 30 dientes y una corona que tenga 90 dientes, el
nmero efectivo para portador es de 120 dientes. Esto se calcula
sumando el nmero de dientes del engranaje central con el nmero de
dientes de la corona: 30 + 90 = 120 (S+R = C)

Para calcular la relacin de engranajes de este conjunto de

engranajes, divida el nmero de dientes del elemento impulsor entre
el nmero de dientes del elemento impulsado. Por ejemplo, si el
engranaje central es el elemento impulsor, la corona el elemento
impulsado, con el portador fijo, la relacin sera:

90/30 3:1

Si el portador es el miembro impulsor y la corona es el miembro

impulsado, con el engranaje central fijo, la relacin sera:

90/120 0,75:1

Hay ocho posibles condiciones que pueden usarse con un conjunto

simple de engranajes planetarios. Seis de stas se muestran en la
figuras 3.2.26 a 3.2.31. Las dos condiciones restantes son de mando
directo, si dos elementos estn trabados entre s; y neutral cuando no
hay elemento impulsor o elemento fijo.

NOTA: El calcular las relaciones de engranajes entre dos o tres

conjuntos de engranajes planetarios es ms difcil y no se tratar
en este curso.
Unidad 3 3-2-20 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Todos los conjuntos planetarios siguen reglas bsicas. El

conocimiento de las reglas presentadas a continuacin ayudar a
entender la operacin de las servotransmisiones planetarias.

Dos engranajes externos conectados (engranaje central y

engranajes planetarios) girarn en sentidos opuestos.
Un engranaje interno (corona) y un engranaje externo
(planetario) en conexin girarn en la misma direccin.
Debe haber un elemento de entrada y un elemento fijo para
obtener salida de un conjunto de engranajes planetarios
(excepto en mando directo).
Cuando dos miembros cualesquiera de un conjunto de
engranajes planetarios se impulsan en el mismo sentido, a la
misma velocidad, resultar una relacin de mando directo de
1:1
Un portador siempre seguir su entrada.
Si un portador es el elemento impulsor, habr un
sobremando.
Si un portador es el elemento de salida, habr una reduccin.
Si un portador est fijo, resultar en reduccin de retroceso.
Unidad 3 3-2-21 Tren de Fuerza I
Leccin 2

CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS

REDUCCIN DE AVANCE

PORTADOR
SOSTENEDOR
DE ENGRANAJE CENTRAL

CORONA

ENGRANAJE
PLANETARIO

Fig. 3.2.26 Conjunto de engranajes planetarios (REDUCCIN DE AVANCE)

Los cambios de velocidad, sentido y par se obtienen restringiendo o

impulsando los diferentes componentes del conjunto de engranajes
planetarios. Hay muchas combinaciones posibles. Para transmitir la
potencia a travs de un conjunto planetario, un miembro se mantiene
fijo, otro es el impulsor y otro es el impulsado.
Con la corona como entrada y el portador como salida (fig. 3.2.26),
los engranajes planetarios se movern alrededor del engranaje central
fijo y el conjunto de engranajes estar en REDUCCIN DE
AVANCE.
NOTAS DEL INSTRUCTOR: Para ver la animacin de un
conjunto de engranajes planetarios en REDUCCIN DE
AVANCE, consulte el archivo planet_1.AVI en la informacin
complementaria del CD ROM del curso Tren de Fuerza I.
El conjunto de engranajes en la animacin planet_1.AVI est
girando en el sentido opuesto del giro de engranajes mostrado en
la figura 3.2.26
Unidad 3 3-2-22 Tren de Fuerza I
Leccin 2

CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS

REDUCCIN MXIMA DE AVANCE

SOSTENEDOR
DE CORONA

Fig. 3.2.27 Conjunto de engranajes planetarios

(REDUCCIN MXIMA DE AVANCE)

Con el engranaje central como entrada y el portador como salida (fig.

3.2.27), los engranajes planetarios se movern alrededor del interior de la
corona fija y el conjunto de engranajes estar en REDUCCIN MXIMA
DE AVANCE.
NOTA DEL INSTRUCTOR: Para ver la animacin de un conjunto de
engranajes planetarios en REDUCCIN MXIMA DE AVANCE,
consulte el archivo planet_2.AVI en la informacin complementaria
del CD- ROM del curso Tren de Fuerza I.

CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS

SOBREMANDO DE AVANCE

SOSTENEDOR
DE ENGRANAJE
CENTRAL

Fig. 3.2.28 Conjunto de engranajes planetarios (SOBREMANDO DE AVANCE)

Con el portador como entrada y la corona como salida (fig. 3.2.28), los
engranajes planetarios se movern alrededor del engranaje central fijo y el
conjunto de engranajes estar en SOBREMANDO DE AVANCE.
Unidad 3 3-2-23 Tren de Fuerza I
Leccin 2

CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS

SOBREMANDO MXIMO DE AVANCE

SOSTENEDOR
DE CORONA

Fig. 3.2.29 Conjunto de engranajes planetarios (SOBREMANDO

MXIMO DE AVANCE)

Con el portador como entrada y el engranaje central como salida (fig.

3.2.29), los engranajes planetarios se movern alrededor del interior
de la corona fija y el conjunto de engranajes estar en sobremando
mximo de avance.

CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS

REDUCCIN DE RETROCESO

SOSTENEDOR
DE PORTADOR

Fig. 3.2.30 Conjunto de engranajes planetarios (REDUCCIN DE RETROCESO)

Con el engranaje central como entrada, la corona como salida y el

portador fijo (fig.3.2.30), los engranajes planetarios actan como
engranajes locos. El conjunto de engranajes opera como
REDUCCIN DE RETROCESO.
NOTA DEL INSTRUCTOR: Para ver la animacin de un conjunto de
engranajes planetarios en REDUCCIN DE RETROCESO, consulte
el archivo planet_3.AVI en la informacin complementaria del CD-
ROM del curso Tren de Fuerza I.
Unidad 3 3-2-24 Tren de Fuerza I
Leccin 2

CONJUNTO DE ENGRANAJES PLANETARIOS

SOBREMANDO DE RETROCESO

SOSTENEDOR
DE PORTADOR

Fig. 3.2.31 Conjunto de engranajes planetarios (SOBREMANDO

DE RETROCESO)

Con la corona como entrada, el engranaje central como salida y el portador

fijo, (fig 3.2.31) los engranajes planetarios actan como engranajes locos.
El conjunto de engranajes opera en SOBREMANDO DE RETROCESO.

Fig. 3.2.32 Eje de dos piezas

En la figura 3.2.32 se muestra un eje de dos piezas. El eje de la
izquierda es el de entrada. Los engranajes centrales de los grupos de
engranajes planetarios de avance y de retroceso estn montados en el
eje de entrada.
El eje de la derecha es el de salida. Los engranajes centrales de los
grupos planetarios de primera y segunda velocidades estn montados
en el eje de salida.
NOTA: En las figuras de la 3.2.33 a la 3.2.37 los conjuntos de
engranajes planetarios se adicionan a los ejes para representar
una transmisin planetaria bsica.
Unidad 3 3-2-25 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.33 Eje de dos piezas y engranajes planetarios

En la figura 3.2.33, se adicionaron los engranajes planetarios a cada

engranaje central. Los conjuntos planetarios se indican mediante
nmeros, comenzando por el extremo de entrada (izquierda).

Fig. 3.2.34 Adicin al eje del portador

En la figura 2.3.34, se adicion el portador de adelante del conjunto

del engranajes planetarios de retroceso. Se omite la mitad del
portador, para mostrar cmo est montado y cmo sostiene los
engranajes planetarios.
Unidad 3 3-2-26 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.35 Adicin a los ejes del portador central

En la figura 3.2.35, se adicion un portador central al conjunto de la

transmisin. El portador central conecta el eje de entrada al eje de
salida. ste contiene los engranajes planetarios de avance y de
segunda velocidad.

Fig. 3.2.36 Tres portadores en los ejes

Los tres portadores estn montados en los ejes de la figura 3.2.36. De

izquierda a derecha estn el portador frontal, el portador central y el
portador trasero.
Unidad 3 3-2-27 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.37 Cuatro conjuntos de engranajes planetarios

La figura 3.2.37 muestra los cuatro conjuntos de engranajes

planetarios. Desde el extremo de la entrada (izquierda) estn el No.1
(de retroceso), el No. 2 (de avance), el No. 3 (de segunda velocidad)
y el No. 4 (de primera velocidad).
Para conformar la transmisin completa, se deben adicionar la corona
y los embragues y poner el conjunto completo en una caja de
proteccin.

Fig. 3.2.38 Grupo de cuatro conjuntos de engranajes planetarios

En algunas servotransmisiones planetarias, hay un conjunto de

engranajes planetarios por cada velocidad de la transmisin: un
conjunto de avance y un conjunto de retroceso.
La figura 3.2.38 muestra los cuatro conjuntos de engranajes
planetarios armados dentro de un grupo compacto.
Unidad 3 3-2-28 Tren de Fuerza I
Leccin 2

2
3 4

Fig. 3.2.39 Transmisin planetaria de dos velocidades y dos direcciones

La figura 3.2.39 es una representacin esquemtica de una

servotransmisin planetaria de dos velocidades y dos direcciones.
Esta es una vista ampliada del conjunto de engranajes planetarios
armados mostrado en la figura 3.2.38.
La potencia del motor se transmite al eje de entrada (1), a travs de
un convertidor de par o de un divisor de par. Los engranajes centrales
tanto de avance como de retroceso se montan en el eje de entrada y
siempre giran cuando se impulsa el eje de entrada. El portador central
(2) es el de los engranajes planetarios del conjunto de retroceso y del
conjunto de segunda velocidad. El eje de salida (3) y el engranaje
central para la segunda velocidad se montan en el portador central. El
engranaje central para la primera velocidad se monta en el eje de
salida (4).
NOTA: La configuracin de los conjuntos de engranajes
planetarios desde el motor hasta el eje de salida (de izquierda a
derecha) son: de retroceso, de avance, de segunda velocidad y de
primera velocidad.
Unidad 3 3-2-29 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.40 Conjuntos de engranajes planetarios de direccin (DE AVANCE)

La figura 3.2.40 muestra los conjuntos de engranajes planetarios de

avance y de retroceso: la mitad de la transmisin de direccin. La
potencia se transmite del motor al eje de entrada (extremo izquierdo
del conjunto de engranajes planetarios). La corona del conjunto de
engranajes planetarios de avance est detenida. Esta parte de la
transmisin est ahora conectada al engranaje de avance.
Si se impulsa el eje de entrada, debido a que los engranajes centrales
estn montados en el eje de entrada, stos tambin son impulsados. El
engranaje central de retroceso (de la izquierda) gira los engranajes
planetarios. Sin embargo, no se transmite potencia a travs de los
planetarios de retroceso, debido a que ningn miembro del grupo
planetario est fijo.
El engranaje central del planetario de avance gira con el eje de
entrada. Por lo tanto, los engranajes planetarios giran en sentido
contrario. Debido a que la corona est detenida, los engranajes
planetarios deben girar en el mismo sentido de rotacin del engranaje
central. Esto hace que el portador gire en el mismo sentido. ste es el
flujo de potencia de la direccin de AVANCE.
Unidad 3 3-2-30 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.41 Conjuntos de engranajes planetarios de direccin (DE RETROCESO)

La figura 3.2.41 muestra el flujo de potencia cuando el portador del

conjunto planetario de engranajes de retroceso est detenido. El eje
de entrada (a la izquierda) impulsa el engranaje central del conjunto
planetario de retroceso. El engranaje central impulsa los engranajes
planetarios. Debido a que el portador est detenido, los engranajes
planetarios deben girar en su sitio e impulsar la corona. La corona
gira ahora en sentido contrario al engranaje central.
La corona del conjunto planetario de retroceso est asegurada al
portador de los engranajes planetarios del conjunto planetario de
avance. Por tanto, el portador del conjunto planetario de avance
tambin gira en RETROCESO u opuesto a la rotacin del engranaje
de entrada.
Unidad 3 3-2-31 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.42 Conjuntos de engranajes planetarios de velocidad (SEGUNDA)

La figura 3.2.42 muestra la parte de velocidad de la transmisin en

SEGUNDA VELOCIDAD. El portador de la izquierda es parte del
portador del conjunto planetario de avance y es impulsado a la
derecha o a la izquierda, dependiendo sobre cul conjunto de
engranajes planetarios (de avance o de retroceso) se est
transmitiendo la potencia.
La corona del conjunto planetario del engranaje de la segunda
velocidad est detenida. Debido a que el portador est girando y la
corona est detenida, se impulsa el engranaje central del conjunto
planetario de segunda velocidad. El engranaje central y el eje de
salida giran en el mismo sentido que el portador.
Ningn miembro del conjunto planetario de engranajes de primera
velocidad est fijo. Por tanto, todos los componentes estn libres para
girar y no transmiten potencia a travs del conjunto planetario de
primera velocidad.
Unidad 3 3-2-32 Tren de Fuerza I
Leccin 2

Fig. 3.2.43 Conjuntos de engranajes planetarios de velocidad (PRIMERA)

Para la operacin de la PRIMERA VELOCIDAD (figura 3.2.43), la

corona del conjunto planetario de engranajes de segunda velocidad
est libre y la corona del conjunto de engranajes de primera velocidad
est detenida. El portador de la izquierda est todava impulsado por
la mitad direccional de la transmisin. La carga del eje de salida
provee la resistencia a la rotacin del engranaje central. Por tanto,
debe girar la corona del conjunto planetario de engranajes de segunda
velocidad. Esta corona se halla sujeta al portador del conjunto
planetario de primera velocidad.
La corona del conjunto planetario de primera velocidad est detenida,
e impulsa los engranajes planetarios para moverse alrededor del
interior de la corona fija y el engranaje central de primera velocidad y
el eje de salida. La rotacin del eje de salida est en la misma
direccin que la rotacin del portador de la izquierda.
Unidad 3 3-2-33 Tren de Fuerza I
Leccin 2

R
F 2 1
Fig. 3.2.44 Conjunto de engranajes planetarios (PRIMERA
VELOCIDAD DE AVANCE)
En la PRIMERA VELOCIDAD DE AVANCE (figura 3.2.44), estn
detenidas las coronas de los grupos planetarios de avance (F) y de
primera velocidad (1). La potencia no se transmite a travs del
conjunto planetario de retroceso (R), debido a que ningn miembro
est fijo. Cuando la corona del conjunto planetario de avance se
detiene, la rotacin del engranaje central hace que los engranajes
planetarios giren alrededor del engranaje central. Los engranajes
planetarios de avance estn montados en el portador central, el cual
debe girar.
La rotacin del portador central impulsa la corona del conjunto
planetario de segunda velocidad (2). El engranaje central del conjunto
planetario de segunda velocidad es el miembro fijo porque su
rotacin est restringida por la carga del eje de salida. Los engranajes
planetarios harn que la corona gire. La corona del conjunto
planetario de segunda velocidad se conecta al portador del conjunto
planetario de primera velocidad. Debido a que la corona de primera
velocidad est fija, los engranajes planetarios impulsan el engranaje
central de primera velocidad y entregan la potencia al eje de salida.
La mquina se mueve hacia adelante en PRIMERA VELOCIDAD.
Unidad 3 3-2-34 Tren de Fuerza I
Leccin 2

R 2 1
Fig. 3.2.45 Conjunto de engranajes planetarios (PRIMERA
VELOCIDAD DE RETROCESO)

En la PRIMERA VELOCIDAD DE RETROCESO (figura 3.2.45), el

portador del conjunto planetario de retroceso (R) y la corona del
conjunto planetario de primera velocidad (1) estn fijos. Cuando el
portador del conjunto planetario de retroceso est fijo, los engranajes
planetarios giran e impulsan la corona de retroceso en direccin
opuesta respecto del eje de entrada. La corona de retroceso hace que
el portador central gire. La carga del eje de salida sostiene el
engranaje central del conjunto planetario de segunda velocidad (2). El
portador central har que los engranajes planetarios impulsen la
corona de segunda velocidad. La corona de segunda velocidad se
conecta al portador del conjunto planetario de primera velocidad. La
corona de primera velocidad est fija. Los engranajes planetarios
giran alrededor del interior de la corona de primera velocidad e
impulsan el engranaje central de la primera velocidad y el eje de
salida.
Unidad 3 3-2-35 Tren de Fuerza I
Leccin 2

R F 2

Fig. 3.2.46 Conjunto de engranajes planetarios (SEGUNDA

VELOCIDAD DE AVANCE)

En la SEGUNDA VELOCIDAD DE AVANCE, estn detenidas las

coronas de los grupos planetarios de avance (F) y de segunda
velocidad (2). La potencia no se transmite a travs del conjunto
planetario de retroceso (R), debido a que ninguno de sus miembros
est fijo. Cuando la corona del conjunto planetario de avance se
detiene, la rotacin del engranaje central hace que los engranajes
planetarios giren alrededor del engranaje central. Los engranajes
planetarios de avance estn montados en el portador central y, por
tanto, ste debe girar.
La corona de segunda velocidad est fija. El portador central hace
que los engranajes planetarios giren alrededor del interior de la
corona de segunda velocidad e impulsen el engranaje central de
segunda velocidad y el eje de salida.
Unidad 3 3-2-36 Tren de Fuerza I
Leccin 2

R
2

Fig. 3.2.47 Conjunto de engranajes planetarios (SEGUNDA

VELOCIDAD DE RETROCESO)

En la SEGUNDA VELOCIDAD DE RETROCESO (figura 3.2.47), el

portador del conjunto planetario de retroceso (R) y la corona del
conjunto planetario de segunda velocidad (2) estn fijos. Cuando el
portador del conjunto planetario de retroceso est fijo, los engranajes
planetarios giran e impulsan la corona de retroceso en sentido
contrario respecto del eje de entrada. La corona de retroceso hace que
el portador central gire. La corona de segunda velocidad est fija. El
portador central hace que los engranajes planetarios giren alrededor
del interior de la corona de segunda velocidad e impulsen el
engranaje central de segunda velocidad y el eje de salida.
Unidad 3 3-2-37 Tren de Fuerza I
Leccin 2

TABLA DE CONEXIN DE EMBRAGUES

VELOCIDAD EMBRAGUE DE EMBRAGUE DE
DE LA TRANSMISIN DIRECCIN CONECTADO VELOCIDAD CONECTADO
1a. VELOCIDAD DE AVANCE 2 5
2a. VELOCIDAD DE AVANCE 2 4
3a. VELOCIDAD DE AVANCE 2 3
NEUTRAL - 3
1a. VELOCIDAD DE RETROCESO 1 5
2a. VELOCIDAD DE RETROCESO 1 4
3a. VELOCIDAD DE RETROCESO 1 3

Fig. 3.2.48 Tabla de conexiones de embragues de la transmisin (Tractor D9R)

La tabla de la figura 3.2.48 indica los embragues conectados para la

operacin en cada gama de velocidad. Esta tabla se aplica a los
modelos de los Tractores de Cadenas D9R.
Una tabla de este tipo puede ser una referencia til cuando se
requieren la identificacin y la solucin de problemas del rendimiento
de la transmisin. Por ejemplo, si el operador de la mquina dice que
la transmisin patina en primera velocidad de avance y en primera de
retroceso, el problema est probablemente en el embrague No. 5,
puesto que ste es comn a ambas gamas de velocidad. Si la
transmisin patina en primera velocidad de avance, pero no en
primera de retroceso, el problema est probablemente en el embrague
No.2.
Unidad 3 -1- Tren de Fuerza I
Copia del Instructor: Prctica de Taller 3.2.1

Copia del Instructor: Prctica de Taller 3.2.1

Ejercicio de prctica de taller
Indicaciones: Desarme y arme una servotransmisin usando la informacin apropiada de servicio.

Materiales de referencia

Use el manual de desarmado y armado apropiado, el manual de especificaciones y la gua del manual
de piezas reutilizables relacionados con la servotransmisin usada en la prctica de taller.

Herramientas

Use las herramientas apropiadas segn se indica en el manual de desarmado y armado.

NOTA: Al desarmar la servotransmisin que se le ha asignado, tenga cuidado de poner las piezas
de manera organizada de modo que sepa cmo rearmarlas correctamente. Observe la ubicacin
de los sellos, cojinetes, engranajes y componentes del embrague y realice una inspeccin visual de
las piezas a medida que las quita. Si observa cualquier rotura o piezas faltantes, informe al
instructor.

Cuando haya quitado todas las piezas, lmpielas de modo que pueda hacer mediciones precisas.
Almacene las piezas retiradas en un carrito de piezas despus de terminar el trabajo diario.

Cuando complete el armado de la transmisin, pruebe con aire la transmisin, para asegurarse
de que todos los embragues funcionan apropiadamente.
Unidad 3 -1-
Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.2.1

Copia del Estudiante: Prctica de Taller 3.2.1

Ejercicio de prctica de taller
Indicaciones: Desarme y arme una servotransmisin usando la informacin apropiada de servicio.

Materiales de referencia

Use el manual de desarmado y armado apropiado, el manual de especificaciones y la gua del manual
de piezas reutilizables relacionados con la servotransmisin usada en la prctica de taller.

Herramientas

Use las herramientas apropiadas segn se indica en el manual de desarmado y armado.

NOTA: Al desarmar la servotransmisin que se le ha asignado, tenga cuidado de poner las piezas
de manera organizada de modo que sepa cmo reamarlas correctamente. Observe la ubicacin de
los sellos, cojinetes, engranajes y componentes del embrague y realice una inspeccin visual de las
piezas a medida que las quita. Si observa cualquier rotura o piezas faltantes, informe al
instructor.

Cuando haya quitado todas las piezas, lmpielas de modo que pueda hacer mediciones precisas.
Almacene las piezas retiradas en un carrito de piezas despus de terminar el trabajo diario.

Cuando complete el armado de la transmisin, pruebe con aire la transmisin, para asegurarse
de que todos los embragues funcionan apropiadamente.
Unidad 3 -1- Tren de Fuerza I
Copia del Instructor: Examen 3.2.1

Copia del Instructor: Examen 3.2.1

SERVOTRANSMISIONES
EXAMEN 3.2.1
Nombre _________________________
Indicaciones: Complete los espacios en blanco o encierre con un crculo la respuesta correcta..

1. Indique dos razones de los orificios en los ejes de la transmisin de contraeje.

Lubricacin
Conexin de embragues

2. Para transmitir potencia en una transmisin de contraeje, se conectan un embrague de direccin

y un embrague de velocidad

3. Las transmisiones planetarias son ms compactas que las transmisiones de contraeje.

a. Verdadero
b. Falso

4. Cul es la ventaja de dispersar la carga uniformemente sobre varios engranajes en la

transmisin planetaria?
Disminuye la carga en cada diente
Elimina esfuerzos laterales en los ejes

5. Qu componente es un engranaje con dientes externos que amortigua en un eje del centro del
conjunto de engranajes planetarios?
a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranaje planetario

6. Qu componente es un engranaje externo que tiene dientes internos para que los engranajes
planetarios se conecten?
a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranaje planetario

7. Qu componente(s) gira(n) libremente en sus propios cojinetes y se acoplan con los dientes
internos de la corona y los dientes externos del engranaje central?
a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranajes planetarios
Unidad 3 -2- Tren de Fuerza I
Copia del Instructor: Examen 3.2.1

8. Qu componente(s) suministra(n) una superficie de montaje a los engranajes planetarios?

a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranajes planetarios

9. En la transmisin planetaria, los pasadores evitan la rotacin de las planchas del embrague.

10. En la mayora de los casos, para transmitir potencia a travs de un conjunto planetario, un
miembro est fijo, un miembro est impulsando y un miembro es impulsado.

11. Identifique los componentes en la ilustracin de arriba.

1. Engranajes planetarios
2. Portador
3. Corona
4. Engranaje central
Unidad 3 -1- Tren de Fuerza I
Copia del Estudiante: Examen 3.2.1

Copia del Estudiante: Examen 3.2.1

SERVOTRANSMISIONES
EXAMEN 3.2.1
Nombre _________________________
Indicaciones: Complete los espacios en blanco o encierre con un crculo la respuesta correcta..

1. Indique dos razones de los orificios en los ejes de la transmisin de contraeje.

2. Para transmitir potencia en una transmisin de contraeje, se conectan un embrague

de y un embrague de

3. Las transmisiones planetarias son ms compactas que las transmisiones de contraeje.

a. Verdadero
b. Falso

4. Cul es la ventaja de dispersar la carga uniformemente sobre varios engranajes en la

transmisin planetaria?

5. Qu componente es un engranaje de dientes externos que amortigua en un eje del centro del
conjunto de engranajes planetarios?
a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranaje planetario

6. Qu componente es un engranaje externo que tiene dientes internos para que los engranajes
planetarios se conecten?
a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranaje planetario

7. Qu componente(s) gira(n) libremente en sus propios cojinetes y se acoplan con los dientes
internos de la corona y los dientes externos del engranaje central?
a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranajes planetarios
Unidad 3 -2- Tren de Fuerza I
Copia del Estudiante: Examen 3.2.1

8. Qu componente(s) suministra(n) una superficie de montaje a los engranajes planetarios?

a. Portador
b. Corona
c. Engranaje central
d. Engranajes planetarios

9. En la transmsin planetaria, los pasadores evitan la rotacin de las .

10. En la mayora de los casos, para transmitir potencia a travs de un conjunto planetario, un
miembro est , un miembro est y un miembro es .

11. Identifique los componentes en la ilustracin de arriba.

1. _____________________________
2. _____________________________
3. _____________________________
4. _____________________________