Tema VI: Embragues, transmisiones y frenos de máquinas de movimientos de tierras

1. Partes de los mecanismos de transmisión y modificación del par

Embragues, cajas de cambio o convertidores de par, grupo cónico o diferencial, mandos finales y sistemas de frenado.

1.1. Embragues

Sirven para iniciar un movimiento, transmitirlo o interrumpirlo. Pueden ser:

• Embragues secos: El embrague, colocado en la prolongación del cigüeñal, está intercalado entre el motor y la caja de velocidades. El motor está embragado y su rotación llega al cambio de marchas haciendo solidario el eje primario de este al giro del cigüeñal. Cuando el conductor pisa el pedal, el motor queda desembragado y su giro no se comunica a la transmisión. A la salida del embrague, el giro del motor pasa a la caja de cambios, donde unos engranajes lo transmiten hacia las ruedas. “El embrague es un órgano auxiliar para el manejo de la caja de velocidades”.
• Embragues de disco, sencillo o múltiple: Estos embragues constan de unos discos coaxiales (tienen el mismo eje unos con otros). El giro del motor es transmitido al disco de embrague. Cuando se pisa el pedal del embrague se libera el disco y deja de transmitir movimiento al eje primario.
• Embragues de cono: En estos embragues, el pedal tira del collar y este del cono. La transmisión del pedal y la palanca se suele hacer por medio de un mando hidráulico.
• Embragues en baño de aceite: Estos embragues son cuatro veces más duraderos que los embragues secos; siendo el proceso de transmisión el mismo, si bien los discos están sumergidos en baño de aceite, cuya circulación está confiada a una bomba de engranajes.
• Embragues hidráulicos o turboembragues. Aplicación de la hidráulica hidrodinámica a la transmisión de la fuerza: Su fundamento radica en que si dentro de una carcasa cerrada y llena en sus 4/5 partes de aceite suficientemente fluido, colocamos dos ruedas dotadas de álabes rectos y dispuestos radialmente, llamada a una de ellas impulsor, accionado por el cigüeñal y otra enfrentada a ella, llamada turbina, y acoplada al eje primario de la caja de cambios; podremos observar que el giro del impulsor provoca un arrastre de la turbina, al crearse un recorrido toroidal en el interior de la carcasa. Al arrancar el motor, la turbina entra paulatinamente en carga, produciéndose un deslizamiento que origina un calentamiento del aceite, llegando a equilibrar los giros del impulsor y la turbina; realizándose la transmisión completa. Al aumentar la velocidad del motor, aumenta el torbellino tórico y este va haciéndose cada vez más rígido hasta adquirir la firmeza de un sólido, obligando a girar el rotor, arrastrándose las ruedas propulsoras del vehículo. El turboembrague se caracteriza en primer lugar, porque siempre hay un cierto resbalamiento entre la parte conductora y la conducida; y en segundo lugar porque el par motor es transmitido íntegramente a la transmisión. Por debajo de 500 r.p.m, el resbalamiento es total y el motor gira en ralentí, estando la velocidad metida en el cambio, sin que la transmisión reciba movimiento alguno, ya que el torbellino tórico no es lo suficientemente fuerte como para arrastrar al rotor. Al pisar el acelerador, aumenta la velocidad del motor y disminuye el resbalamiento, con lo que se produce el arranque del vehículo. A 1500 r.p.m, el resbalamiento baja al 12% y al aumentar la velocidad, puede disminuir hasta el 2%. Pero tiene el inconveniente de no poderse acoplar con las cajas de cambio usadas, por no poderse obtener un desembrague total. Por esto se combina con un cambio de velocidades planetario.

2. Cajas de cambio o convertidores de par

2.1. Consideraciones teóricas. Fundamentos

La conversión del par es lo que se realiza en la caja de cambios por engranajes; y consiste en modificar el movimiento que proviene del motor con relación al que se quiere transmitir a las ruedas, ello se consigue con una combinación de tres ejes; primario, intermediario o contraeje y secundario. Si suponemos que los piñones grandes tienen doble número de dientes que los pequeños, el eje intermediario gira a la mitad de revoluciones que el primario, que trae el esfuerzo del motor, es decir, en cada vuelta del intermediario, recibe dos vueltas de esfuerzos del primario. En la directa, el eje primario y el secundario se unen directamente y giran igualmente deprisa. En la superdirecta, la rotación aumenta respecto a la del motor. En la marcha atrás se intercala entre el intermediario y el secundario un piñón que cambia el sentido del giro.