SISTEMA DE CAMBIOS.

CAJA DE CAMBIOS

NOCIONES: Sistema mecánico que transmite la velocidad del motor con el  torque y par necesarios a la velocidad   de trabajo.

1.Clasificación de los engranajes
 
 Ejes paralelos en un mismo plano.
  Engranajes cónico-rectos, cónico-helicoidales o espirales.
  Ejes que se cortan en un mismo plano.
  Engranajes cónico-rectos, y helicoidales y cónico-espirales.
  Ejes que se cruzan perpendicularmente.
  Engranajes de tornillo-sin-fin, helicoidales, cónico-hipoides
  Ejes que se cruzan a cualquier ángulo.
  Helicoidales.

Tipos de engranajes: Los engranes se clasifican principalmente:

     
    a) Engranes cilíndricos.  Es usado en transmisiones de ejes paralelos
                                                 y cruzados, su proceso de fabricación se
                                                 realiza en tornos y fresas.

a.1. Engranaje recto externo e interno.

a.2. Engranaje helicoidal.  
              
 Helicoidal de ejes paralelos                 Doble helicoidal interrumpido              Helicoidal de ejes cruzados

•Bajo ruido.
•Alta resistencia.
•Baja resistencia.
•De alta velocidad.
•Para automóviles.
•Bajo ruido.
• Necesita cojinetes de empuje.

a.3. Cremallera.

•Convierte el movimiento 
            rotativo en lineal y viceversa.

 1-Recto interno

•Sus dientes pueden ser rectos
             o helicoidales.
• Se aplican en trenes epicicloidales
             o planetarios.

2-Recto externo    

•Generan mucho ruido.
• Se usan para velocidades menores a
            1200 RPM.
• A altas velocidades producen mucho
 ruido.

Rueda cilíndrica de diámetro infinito, con dientes rectos o helicoidales y casi siempre rectangular.

b). Engranajes cónicos. Son usados para trabajar a cualquier ángulo en las líneas de centro, y son fabricados a   partir de conos mediante el fresado, sus dientes pueden ser rectos,  helicoidales y curvos.
 

•Reducciones a 90º
•Producen mas ruido que
•  los helicoidales.
•Poco se usan.
•Sus ejes se cortan en el
•  mismo plano.
•Reducciones a 90º.
•Silencioso.
•Usado en vehículos
•  y camiones.
•Mayor contacto entre
• dientes.
•Para altas velocidades.
•Curva del diente según
• proceso de fabricación.
•Ejes descentrados.
•Mayor resistencia.
•Funcionamiento
•  silencioso.

b). Tornillo sin fin. Conformados por un gusano de diente helicoidal y una rueda, utilizados para altas relaciones de velocidad >3.
 

    Tornillo sin fin y corona cilíndricos                Dientes globoidales                                    Dientes cóncavos
•Contacto puntual entre dientes.
•Mayor desgaste.
•Para bajas velocidades.
•Para bajas potencias.

•El tornillo se adapta la forma de la
• rueda.
•Usado en cajas de dirección.
•Alto costo de fabricación.

RESUMEN

PARTES PRINCIPALES

1.Diámetro externo.
2.Diámetro interno.
3.Diámetro primitivo.
4.Ancho de cara.
5.Espesor del diente.
6.Módulo.
7.Paso circular.
8.Adendo.
9.Dedendo. 

2. SISTEMA DE CAJA DE CAMBIOS

si el motor trasladara sus revoluciones, directamente a las ruedas que ejercen la tracción, el acople seria tan brusco que el motor se ahogaría. Es, este el motivo, o la razón por la que se hace necesaria la instalación de una caja de velocidades, la cual sirve para administrar las revoluciones del motor.

La diferencia, entre una caja de velocidades usada en un vehículo con tracción trasera, y uno con tracción delantera;  consiste,  en que la caja de velocidades, que se usa para tracción delantera,  viene acoplada con el diferencial.

DIFERENCIAL: Es  la parte que se conecta con los ejes que transmiten la revoluciones, de la caja, hacia las ruedas que mueven el vehículo.

2.1.  PARTES PRINCIPALES

1.Esta parte es una sola pieza, se le conoce 
      como contraflecha o tren fijo.
2.Flecha de mando, esta parte se acopla al disco
      de embrague.
3.Caja de la transmisión.
4.Flecha de salida, esta parte lleva las 
      revoluciones al diferencial.
5.Palanca de velocidades al piso.
6.Varillaje que mueve la horquilla, que desliza
       los collares de sincronización.
7.Collar sincronizador delantero.
8.Engrane libre (loco) de reversa.
9.Collar sincronizador posterior.

2.2.MECANISMO SINCRONIZADOR:
Se conoce como sincronización al hecho, de que un engrane activado, se conecte a otro que esta desactivado, logrando con esto, que las revoluciones del primero se transfieran al segundo, formándose  como si fuera una sola pieza.

Una caja de velocidades manual esta compuesta de  engranes  de diferente tamaño, todos estos engranes están colocados de tal forma, que cuando usted mueve la palanca de cambios, esta seleccionando el engrane que desea activar, lo que quiere decir que para que un engrane mueva a otro, primero deben acoplarse, a este acoplamiento se le llama  cambio  de velocidad.

En estas figuras, podemos ver el momento, en que el collar sincronizador está acoplándose, es necesario que el acople sea en un 100%, de lo contrario el collar puede desacoplarse, y en consecuencia el cambio seria expulsado,y la transmisión quedarse en neutro.

Anillo Sincronizador 
Este anillo conecta con un engranaje en el eje de salida que gira libremente. La fuerza de fricción resultante causa la rotación de los engranajes parejas. 

Manguito del Cubo 
Cuando la palanca de cambios es operada, este manguito se mueve en la dirección del eje por la horquilla de cambio y engancha con el engranaje que está siendo rotado por el anillo sincronizador a la misma velocidad. Además el eje de salida y los engranajes son fijados. 

Cubo del Embrague 
Este cubo siempre rota conjuntamente con el eje de salida. Este transmite la potencia transmitida via resorte del cubo al eje de salida.

Aclaremos : Una transmisión de cuatro velocidades, lleva 2 collares sincronizadores. Los dos collares y su conjunto interno, están instalados en la flecha de salida, y se pueden deslizar para ambos lados, Los engranes de 1ra, 2da,y 3ra, giran inducidos por los engranes del tren fijo; pero este giro no es transmitido a la flecha de salida, hasta que uno de los collares sincronizadores acople uno de estos engranes.

2.3. Funcionamiento.

Antes de continuar recordemos lo siguiente: 
Si la prensa estuviera presionada por la horquilla o collarín, el disco de embrague (clutch) no estaría acoplado; en consecuencia el motor no haría girar la flecha de mando, la cual da inicio al trabajo de la transmisión. Esto sucede cuando mantenemos pisado el pedal del embrague.

NEUTRAL 
Los engranes de color café, reciben las revoluciones del motor y están fijos en su flecha, lo que quiere decir, que la flecha mostrada en la parte baja y que consta de 5 engranes, es una sola pieza. (Flecha de mando)
Los engranes en color gris están instalados en la flecha de salida, giran libres y pueden ser removidos. Estos engranes son los que se desplazan para acoplarse en posición de trabajo, cuando uno mueve la palanca de  cambios.
En consecuencia, en neutral, no se transmite potencia, debido a que todos los engranes (gris) están desacoplados girando libremente en la flecha de salida.

PRIMERA 
Cuando; ponemos la primera velocidad, El collar sincronizador se desplaza en la flecha de salida y se acopla con el engrane de primera fijándolo, a la flecha para que transmita las revoluciones que recibe del pequeño engrane. 
La flecha de salida da una vuelta o giro por cada tres que recibe de la flecha de mando. En consecuencia la torsión o fuerza es máxima, pero el desplazamiento del vehículo es de baja velocidad. La relación de giro promedio es de 3 a 1.

SEGUNDA 
Cuando se hace el cambio a segunda, la horquilla, desliza o separa el collar del engrane de primera y lo acopla en el correspondiente engrane, Este engrane es mas pequeño, a la vez que el engrane de la flecha de mando es mas grande. En consecuencia la torsión o fuerza es menor que en primera, pero el vehículo puede desplazarse a mayor velocidad. La relación de giro promedio es de 2 a 1.

TERCERA 
En tercera, el collar que acopla los engranes de primera y segunda velocidad se desacopla, y el collar delantero se acopla en el engrane de tercera, este engrane es mas pequeño, y el engrane de la flecha de mando es mas grande En consecuencia, la torsión o fuerza es menor, pero el desplazamiento del vehículo es mayor. La relación de giro promedio es de 1.5  a 1.

CUARTA 
En cuarta, A este cambio se le conoce como directa, debido, a que el collar deja libre el engrane de tercera y se acopla o conecta directamente a la flecha de mando, haciéndolas girar como si fueran una sola flecha, lo que quiere decir que la relación de giro, es de 1 a 1.

REVERSA 
Para el cambio de reversa, los collares se desacoplan, y el pequeño engrane de dientes rectos, al cual se le conoce como engrane loco, se acopla al engrane grande de dientes rectos. Ponga atención a que el pequeño engrane debido a su posición intermedia, invierte la rotación del engrane grande, logrando con esto que el vehículo retroceda.
En este caso observemos que el engrane grande de dientes rectos se mantiene separado del engrane pequeño del tren fijo; por esta razón el pequeño engrane loco se coloca entre los dos, recibe el giro del tren fijo y como consecuencia invierte la rotación del engrane grande.

2.3. Transmisión de torque y potencia.

El efecto de una palanca, permite que una fuerza pequeña, cuando se mueve sobre una distancia grande, levante un mayor peso, en una distancia menor.

Los engranes realizan   la   función  de una serie de palancas.
 Lo que quiere decir que   un   engrane   pequeño,  hace girar
 aunque mas lentamente, a  un  engrane  mas   grande, o sea
 que  la torsión se multiplica, pero reduce la velocidad original