Ingeniería de la Transmisión: Funcionamiento Detallado de la Caja de Velocidades y Frenos de Tambor
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Principios de Ingeniería de la Transmisión Mecánica
La Caja de Velocidades de Tres Ejes
El tipo de caja de velocidades es la denominada de tres ejes, donde el primario y el secundario se sitúan en prolongación uno del otro, apoyándose el último por su extremo en el interior del piñón de toma constante del primero. Estos dos ejes se enlazan mecánicamente por engranajes a través del tren intermediario, situado paralelamente a los anteriores.
Funcionamiento de la Caja de Velocidades
Las distintas relaciones se obtienen por la combinación de los diferentes piñones. Denominamos relación de una caja de cambios a la relación de multiplicación que existe entre las velocidades del árbol de entrada y el de salida.
Transmisión y Relaciones de Engranajes
En la transmisión de movimiento en un sistema de engranajes, el número de revoluciones del eje de salida con respecto al de entrada es función del número de dientes de las ruedas dentadas en uso.
Siendo A el eje de entrada y D el de salida, el movimiento se transmite desde el piñón A al B y del C al D, resultando conductores A y C, y conducidos B y D. Como los diámetros de estos piñones y, en consecuencia, el número de dientes son distintos en la transmisión del movimiento, el piñón B gira menos rápido que el A, aunque sus velocidades periféricas sean iguales. D toma un movimiento más lento que el C. Si B tiene el doble número de dientes que A, gira exactamente a la mitad de régimen que este. Igualmente, si D tiene el doble número de dientes que C, gira a mitad de régimen que él. La relación del eje de entrada y salida es: (D/C) * (B/A).
El Sistema de Engranajes de Doble Reducción
El sistema de engranajes de doble reducción resulta más compacto y su ventaja es tener alineados entre sí los ejes de entrada y salida.
Descripción de las Velocidades
A continuación, se detalla el funcionamiento de las marchas en la caja de velocidades:
Primera Velocidad
Se produce el enclavamiento del piñón secundario, reduciendo el giro transmitido desde el primario, obteniéndose una reducción.
Segunda Velocidad
Debe producirse el desplazamiento a la izquierda del sincronizador de 1ª a 2ª velocidad. Se consigue el enclavamiento del piñón secundario, que se hace solidario al eje.
Tercera Velocidad
El desplazamiento a la derecha del sincronizador produce el enclavamiento del correspondiente piñón secundario, dado que el tamaño de este piñón y su par es distinto.
Cuarta Velocidad (Toma Directa)
Se produce el desplazamiento a la izquierda, con lo cual se hacen solidarios los ejes primario y secundario, transmitiéndose el giro directamente de uno a otro sin que exista reducción alguna.
Marcha Atrás
Se produce un desplazamiento de un piñón auxiliar que entra a engranar con otros dos de dientes rectos pertenecientes a los trenes intermediario y secundario, respectivamente. Se consigue una nueva relación. Este piñón no modifica la relación existente entre el intermediario y el secundario.
Punto Muerto
Los sincronizadores permanecen inmóviles sin desplazamiento hacia ningún lado. El giro del primario no es transmitido al secundario, y no se obtiene enclavamiento de ninguno de los piñones.
El Tren Epicicloidal (Planetario)
Un tren epicicloidal está constituido por un piñón planetario con dentado externo, los satélites (generalmente en número de tres), el portasatélites (al cual se fijan estos en sus ejes de giro) y la corona dentada interiormente.
Este sistema puede suministrar varias relaciones. Para obtener cada multiplicación, basta con inmovilizar dos de los elementos del tren. Sus relaciones se obtienen bajo las siguientes condiciones:
- Cuando se frena la corona.
- Si el planetario es retenido.
- Frenando el portasatélites y dando movimiento al planetario.
- Bloqueando los elementos entre sí y dando movimiento al planetario.
- Cuando no se frena ninguno de los elementos (condición de punto muerto).
Frenos de Tambor
Es un tipo de freno de fricción donde las fuerzas de frotamiento son aplicadas a la superficie interna de un tambor unido a la rueda. Está constituido por el tambor, que se une al buje de rueda.
Contra la superficie interna del tambor pueden aplicarse las zapatas, mantenidas en posición de reposo y alejadas del mismo por los muelles. Las zapatas están recubiertas de forros y sujetas al plato portazapatas, apoyando en el bombín por la parte inferior en el soporte. Por la acción del bombín de frenos sobre los extremos superiores, las dos zapatas están sometidas durante el frenado a dos fuerzas iguales y de signos contrarios.