A continuación ponemos la primera parte del módulo de transmisión y frenado correspondiente a la parte de transmisión.
Empieza explicando el concepto de transmisión y la necesidad de utilizar una caja de cambios, así como del embrague.
Espero que apredáis algo y no se haga muy pesado.
TRANSMISIÓN DEL MOVIMIENTO DEL MOTOR A LAS RUEDAS
INTRODUCCIÓN
El movimiento del autoamóvil está basado en
el empuje al eje de las ruedas motrices
generado por la adherencia de las mismas
al suelo. Este empuje, en marcha hacia adelante o hacia atrás según sea la
dirección del par motor a las ruedas, es el resultado de las acciones que se
realizan entre la rueda y la carretera.
En el caso de los automóviles, las ruedas
motrices pertenecen al mismo eje y son
simétricas respecto al plano de simetría
del vehículo. El empuje resultante en el vehículo debe aplicarse en el plano de
simetría, ya que de lo contrario el conductor
se
vería obligado a corregir la conducción. La acción motora debe repartirse
igualmente entre las dos ruedas motrices del mismo eje.
LA “TRANSMISIÓN”
El concepto de transmisión representa el
conjunto de órganos y sistemas cuya finalidad es transmitir del motor a las
ruedas el par motor necesario para que se mueva el automóvil. En realidad se
trata de órganos, conectados entre ellos, capaces de transmitir a las ruedas el
par motor en función de las condiciones de marcha y de las características del
motor. En los vehículos con el motor delante y tracción delantera, los órganos
de la transmisióna partir del motor son:
- Embrague.
- Cambio de velocidades.
- Diferencial.
- Semiejes.
- Cubos de las ruedas.
En los vehículos con el motor delante y
tracción trasera, los órganos de la transmisión a partir del motor son:
- Embrague.
- Cambio de velocidades.
- Juntas elásticas o juntas cardán.
- Eje de transmisión.
- Par cónico de reducción.
- Diferencial.
- Semiejes.
- Cubos de las ruedas.
EMPUJE MOTOR DEL VEHÍCULO
Para que se mueva el vehículo es necesario
vencer resistencias de distintos tipos e
intensidades. En realidad, para mover un
automóvil, se encontrarán las siguientes
resistencias al movimiento:
- FUERZAS Y MOMENTOS DE INERCIA.
- RESISTENCIA AL RODAJE.
- RESISTENCIA A LOS ROZAMIENTOS INTERNOS.
- RESISTENCIA AERODINÁMICA.
- RESISTENCIA DEBIDA A LAS PENDIENTES.
La gran variabilidad de estas resistencias
durante el movimiento de un vehículo, se
traduce en la necesidad de transmitir a
las ruedas un par motor de intensidad variable en el tiempo, de acuerdo con las
necesidades del conjunto de fuerzas resistentes.
Las condiciones límite del empuje motor de
un vehículo dependen principalmente del
coeficiente de adherencia de las ruedas
motrices. Naturalmente el sistema motor –
transmisión debe ser capaz de utilizar la
adherencia disponible para las ruedas.
RESISTENCIA A LA RODADURA
Se debe a la carga que actúa sobre el
neumático, que obliga a este a apoyar sobre una superficie llamada huella del
neumático en lugar de un punto. Esto genera un rozamiento sobre el terreno y a
su causa una fuerza de resistencia ala rodadura Frr que depende de:
El peso del vehiculo PT
El coeficiente de resistencia a la
rodadura 0,015 en asfalto
Frrodadura = PT
. R
El coeficiente de rodadura R depende a su vez, entre otros, de:
La naturaleza y estado del terreno
Las dimensiones del neumático
La presión de inflado
Su valor es:
R = a/r
a = Semilongitud de la huella
r = Radio de la rueda sobre su apoyo
RESISTENCIA POR PENDIENTE
La fuerza resistente al movimiento
atribuible a la pendiente la representa el componente peso a lo largo de la
dirección del plano inclinado.
Ésta depende directamente de la masa y de
la pendiente, y además las condiciones de adherencia en las ruedas motrices
deben garantizar la aplicación de una fuerza
De empuje muy superior a la resistencia de
ascenso. De ello se deriva el límite de pendiente máxima franqueable que
caracteriza a todos los vehículos homologados.
Las carreteras destinadas a la circulación
de automóviles no superan pendientes del
10%. Estando situado en un plano
inclinado, con pendiente en el sentido de la marcha (subida), parte del peso
del vehículo PT se
opone también a la fuerza de impulsión como fuerza de resistencia por pendiente
Frp.
Depende del: Peso del vehículo PT
Ángulo de la pendiente
Frpendiente = PT .
sen
sen = h / l
Pendiente (%) = sen .100 = (h /l) .
100
Si el vehiculo estuviese en el mismo plano
pero en bajada, la Frp
seria negativa
RESISTENCIA DEL AIRE O RESISTENCIA AERODINÁMICA
Un factor muy importante que influye sobre
las características de la transmisión es la
resistencia aerodinámica del automóvil.
La aerodinámica es la fuerza directa según
la velocidad relativa del fluido respecto al
cuerpo del automóvil y se opone al
movimiento.
La influencia de la velocidad relativa del
fluido respecto al vehículo sigue la ley del
cuadrado, es decir, al multiplicar por dos
la velocidad la resistencia aumenta por cuatro. Esto es importante cuando para
el vehículo se han previsto velocidades elevadas con superficie frontal
significativa.
El valor de la resistencia aerodinámica
depende de:
Presión superficial del aire pS
La superficie expuesta al aire S
Del coeficiente aerodinámico CX
Fraire = pS .
S . CX
pS =
( / 2 ) . ( v va )2 = 0.613 . ( v va )2
v
= velocidad del vehículo (m/s)
va = velocidad del aire (m/s)
= dirección del aire, en contra o a favor
CX = coeficiente aerodinámico obtenido en
túnel de viento
= densidad del aire (
Kg / m3 )
S
0,9 . a . b
a
= anchura vehículo
b
= altura vehículo
Fra = pS .
S . CX = 0,613. ( v va )2
. S
. CX
RESISTENCIA POR ROZAMIENTOS MECÁNICOS
Se consideran como resistencias debidas a
rozamiento las que son internas a los grupos o los componentes que contienen
los órganos móviles o en movimiento relativo entre ellos:
- Engranajes.
- Pernos.
- Cojinetes.
- etc.
Estas resistencias están especialmente
presentes en los grupos de la transmisión (cambio, diferencial, etc.).
Naturalmente, una lubricación correcta de estos órganos reduce pero no elimina
estas resistencias, que dependen directamente de las cargas transmitidas, de
las geometrías de los componentes, de las tolerancias de acoplamiento, del montaje,
del estado de desgaste de los materiales y de la lubricación. Algunas
soluciones técnicas tienden a reducir los valores de las resistencias de
rozamiento, por ejemplo la adopción de rodamientos de bolas en lugar de
cojinetes de fricción.
Principalmente, lo mejor para reducir las
resistencias de rozamiento es adoptar y
mantener las condiciones adecuadas de
lubricación, eligiendo el aceite adecuado y
efectuando controles periódicos.
También son importantes los controles de
las condiciones de desgaste de los componentes para poder realizar un
mantenimiento preventivo o específico.
En la práctica se intentan mantener al
mínimo los valores de los coeficientes de rozamiento evitando el contacto
directo y la fricción de los distintos órganos mecánicos. Un importante factor
que influye en el estado de lubricación es la temperatura del lubricante que a
su vez depende de la potencia transmitida, del sistema de lubricación, del
sistema de refrigeración, de la cantidad de lubricante utilizada, etc.
Las perdidas de rendimiento en los
mecanismos de transmisión oscila entre un 10% y un 15% de la potencia
transmitida por el motor
WT = m .
Wf 0,85
. Wf
WT = Potencia util en rueda
Wf = Potencia aplicada a la transmisión o
potencia al freno
m 0,85 (rendimiento mecánico)
RESISTENCIA POR INERCIA
En los cambios de velocidad con variación
de la misma se producen unas aceleraciones a , que generan las fuerzas llamadas de
inercia Fri.
Frinercia = m . a
m
= masa del vehículo en Kg
a
= aceleración (m/s2), a según acelere o desacelere
RESISTENCIA TOTAL
Es igual a la suma de todas las fuerzas
resistentes que se oponen al desplazamiento
del vehiculo, y con su valor determinan el
de la fuerza de impulsión necesaria para
moverlo
Partiendo de vehiculo parado, las fuerzas
resistentes son:
· La fuerza de reacción Fr
· Pasivas:
A la pendiente Frp
A la rodadura Frr
Frtotal = Fr ±
Frp + Frr
Con vehiculo en movimiento, las fuerzas
resistentes son:
· Pasivas:
A la pendiente Frp
A la rodadura Frr
Al aire Fra
A la inercia Fri
Frtotal = Frp + Frr + Fra + Fri
La fuerza resistente total desarrollada Frtotal y el radio r
de la rueda determinan el
par
resistente a vencer Crtotal y por tanto el par de transmisión CT necesario para mover el vehiculo
Crtotal = Frtotal . r
Teniendo en cuenta el rendimiento mecánico
m, el par de transmisión aplicado debe
ser:
CT = Crtotal / m =
Frtotal . r / m = Frtotal . r / 0,85
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