Caixa de canvis
En els vehículs, la caixa de canvis o caixa de velocitats (també cridada simplement caixa) és l'element encarregat d'obtindre en les rodes el parell motor, suficient per a posar en moviment el vehícul parat, i una volta en marcha obtindre un parell suficient en elles per a véncer les resistències a l'alvanç, fonamentalment les derivades del perfil aerodinàmic, de rozamiento en la rodadura i de pendent en ascens.
Funcionament
[editar | editar còdic]El motor de combustió interna alternatiu, al revés de lo que ocorre en la màquina de vapor o el motor elèctric, necessita un règim de gir suficient (entre un 30% i un 40% de les rpm màximes) per a proporcionar la capacitat d'iniciar el moviment del vehícul i mantindre-ho després. Aixina i tot, cal reduir les revolucions del motor en una mida suficient per a tindre el parell suficient; és dir si el parell requerit en les rodes és 10 voltes el que proporciona el motor, cal reduir 10 voltes el règim.
Açò es conseguix per mig de les diferents relaciones de transmissió obtingudes en el canvi, més la del grup d'eixida en el diferencial. El sistema de transmissió proporciona les diferents relacions de engranes o engranages, de tal forma que la mateixa velocitat de gir del cigonyal pot convertir-se en distintes velocitats de gir en les rodas. El resultat en les rodes de tracció és la disminució de velocitat de gir sobre el motor, i l'aument en la mateixa mida del parell motor. Açò s'entendrà millor en l'expressió de la potencia P en un eix motor:
a on:
- és la potència (en W)
- és el parell motor (en N·m)
- és la velocitat angular (en rad/s)
En funció d'açò, si la velocitat de gir (velocitat angular) transmesa a les rodes és menor, el parell motor aumenta, suponent que el motor entrega una potència constant.
La caixa de canvis té puix la missió de reduir o aumentar el número de revolucions del motor, segons el parell necessari en cada instant. Ademés d'invertir el sentit de gir en les rodes, quan les necessitats de la marcha aixina ho requerixen. Va acoplada al volant d'inèrcia del motor, del com rep moviment a través del embrague, en transmissions manuals; o a través del convertidor de parell, en transmissions automàtiques. Acoplat a ella va el restant del sistema de transmissió.
Existix ademés una atra raó per al seu us. Per les característiques de construcció del motor de combustió interna, les curves de parell, potència i rendiment (raó entre potència obtinguda en la combustió i potència útil entregada a l'eixida), tenen esta forma:
Observe's que hi ha una zona en la qual el motor està entregant una potència elevada, en un alt parell i un rendiment també elevat. És desijable que el motor sempre estiguera funcionant en estes condicions, no obstant, quan la velocitat del motor sobrepassa esta zona, es pert parell, ademés de que el rendiment descendix ràpidament. Pot ser, que inclús si no es canvia de marcha, el motor no suministre suficient parell com per a continuar accelerant el vehícul, ademés de tots els inconvenients que supon tindre elements girant a velocitats tan altes com 7000-8000 rpm (per a un motor corrent, açò supon alt desgast , ademés de sorolls i increments massa elevats de temperatura, i a llarc determini pot originar el fallo d'alguna peça).
Per açò, és necessari reduir la velocitat del motor en sobrepassar esta zona (o be aumentar-la si lo que es fa és frenar el vehícul). Com no interessa alterar la velocitat del vehícul segons les necessitats del motor, sino al contrari, s'instala una caixa de canvis que permet modificar la relació existent entre la velocitat angular de gir de les rodes del vehícul i el gir del cigonyal (rpm que indica el tacómetro del vehícul). A través de les relacions cinemàtiques d'engranages, es demostra que esta relació és de tipo llineal.
Supongam que es té una caixa de canvis de 4 velocitats que presenta una relació entre velocitat del vehícul i en el motor que obedix a la gràfica inferior. Observe's la zona de màxima eficiència en color roig. Quan el vehícul aplega a 20 km/h escomença el motor a funcionar fòra de dita zona, lo que implica passar a la 2ª velocitat. En canviar a dita marcha, el motor ya funciona en un règim inferior a dita zona, pero en accelerar s'alcançarà. En aplegar a 50 km/h es repetiria l'acció en la 3ª marcha, etc.
Constitució de la caixa de canvis
[editar | editar còdic]La caixa de canvis està constituïda per una série de rodes dentadas dispostes en tres arbres.
- Arbre primari. Rep el moviment a la mateixa velocitat de gir que el motor. Habitualment du un únic piñón conductor en les caixes llongitudinals per a tracció atrassera o davantera. En les transversal du varis piñones conductors. Gira en el mateix sentit que el motor.
- Arbre intermig o intermediari. És l'arbre opost o contraeje. Consta d'un piñón corona conduït que engrana en l'arbre primari, i de varis piñones (habitualment tallats en el mateix arbre) i que són solidaris a l'eix que poden engranar en l'arbre secundari en funció de la marcha seleccionada.Gira en el sentit opost al motor.
En les caixes travesseres este eix no existix.
- Arbre secundari. Consta de varis engranages conduïts que estan montats solts en l'arbre, pero que es poden fer solidaris en el mateix per mig d'un sistema de desplazables. Gira en el mateix sentit que el motor(canvis llongitudinals), i en sentit invers en les caixes travesseres. En atres tipos de canvi, especialment motocicletes i automòvils i camions antics, els piñones es desplacen sancers sobre l'eix.
La posició axial de cada roda és controlada per unes forquetes accionadas des de la palanca de canvis i determina quins parella de piñones engranan entre el secundari i l'intermediari. , o entre primari i secundari segons siga canvi llongitudinal o transversal. Quan s'utilisen sincronisadorés, l'acoplament tangencial pot lliberar-se en funció de la posició axial d'estos i les rodes dentadas no tenen llibertat de moviment axial. Açò és lo que ocorre en les caixes manuals actuals. Les rodes dentadas estan fixes en l'eix i montades sobre un cojinete, de manera que poden moure's a distinta velocitat que ell. Estes rodes estan engranadas permanentment en les de l'eix intermig, i quan es canvia de marcha un dels desplazables fa solidari el moviment de la roda en el de l'eix, produint-se lo que es denomina sincronisació. Per esta raó, l'eix secundari du un estriado entre cada parella de rodes.
En les caixes travesseres, la reducció o desmultiplicación final eix secundari/corona del diferencial invertix de nou el gir, en lo que la corona gira en el mateix sentit que el motor.
- Eix de marcha arrere. Du un piñón que s'interpon entre els arbres intermediari i secundari (llongitudinal) o primari i secundari (travesser) per a invertir el sentit de gir habitual de l'arbre secundari. En l'engranage de marcha arrere, normalment s'utilisa un dentado recte, en lloc d'un dentado helicoidal, més senzill de fabricar. Aixina mateix, quan el piñón s'interpon, tanca dos contactes elèctrics d'un commutador que permet lluir la llum o llums de marcha arrere, i en soltar-ho, torna a obrir dits contactes.
Tots els arbres es recolzen, per mig de cojinetes, axials, en la carcassa de la caixa de canvis, que sol ser de fundició grisa,(ya en desús) alumini o magnesi i servix d'estage als engranages, dispositius d'accionament i en alguns casos el diferencial, aixina com de recipient per al oli d'engrase.
En varis vehículs com alguns camions, vehículs agrícoles o automòvils tot-terreny, es dispon de dos caixes de canvis acoplades en série, majoritàriament per mig d'un embrague intermig. En la primera caixa de canvis es disponen poques relacions de canvi cap a davant, normalment 2, (directa i reductora); i una marcha cap a arrere, utilisant l'eix de marcha arrere per a invertir el sentit de rotació.
La lubricación pot realisar-se per mig d'un dels següents sistemes:
- Per barboteo.
- Mixt.
- A pressió.
- A pressió total.
- Per cárter sec.
Vore també
[editar | editar còdic]Referències bibliogràfiques
[editar | editar còdic]- Manual de la tècnica de l'automòvil (BOSCH) ISBN 3-934584-82-9
treballador mecànic d'un taller mecànic cridat DMC
- Este artícul conté una traducció derivada de «Caja de cambios» de Wikipedia en castellà publicada baix la Llicència de documentació lliure de GNU i la Llicència Creative Commons Reconeiximent-CompartirIgual 4.0 Internacional.