Desmontaje, Comprobación y Reglaje de La Caja de Cambios

LA CAJA DE CAMBIOS  _______________________________________________________________________________________  __________________________________________________________ _____________________________

DESMONTAJE, COMPROBACIÓN Y REGLAJE DE LA CAJA DE CAMBIOS 1. DESCRIPCIÓN. La práctica consiste en desmontar los elementos que componen la caja de cambios - diferencial para su comprobación, reglaje y puesta a punto. Las operaciones a realizar en la presente práctica, son las siguientes: •

Desmontaje del conjunto de la la caja de cambios y del diferencial.

•

Verificación y puesta a punto de sus componentes.

•

Montaje del conjunto y del reglaje del diferencial. diferencial.

INSTRUCCIONES PARTICULARES. •

Antes de proceder a la la comprobación comprobación de todos los elementos, lavar cuidadosamente cuidadosamente todas las piezas para eliminar todo resto de grasa y poder observar el estado de sus superficies.

•

Para secar los cojinetes cojinetes con aire aire comprimido hay que dirigir el chorro de aire de forma que evite el giro en vacío del rodamiento ya que, al no estar lubricado, podrían dañarse las bolas o los rodillos.

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Antes de proceder al montaje de los piñones piñones y sincronizadores del árbol secundario, secundario, lubricar todos los componentes con valvuli v alvulina na adecuada para cajas de cambio.

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Tanto los trenes de engranajes como el grupo de reducción vienen de fábrica emparejados; por tanto, si hay que sustituir alguno de los piñones, deberá cambiarse el juego completo.

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Los anillos anillos de recambio para el reglaje, en este tipo tipo de diferenciales, diferenciales, se su suministran ministran en espesores de 0,50 a 1,10 mm en sobremedidas que va de 0,10 en 0,10 mm.

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2. PROCESO DE TRABAJO.

FASE 1: DESMONTAJE DEL CONJUNTO. 1. Separar el conjunto caja de cambios y diferencial del vehículo. Seguir las instrucciones especificadas por el fabricante y las particulares recomendadas por el profesor de prácticas. 2. Colocar el conjunto sobre el caballete de trabajo y sujetarlo al mismo con el soporte adecuado. 3. Desenroscar el tornillo de retención del piñón cuentakilómetros y extraer el piñón de su alojamiento en la caja de cambios. 4. Desenganchar el tirante de la palanca de velocidades y desmontar la tapa situada sobre el mando del cambio. 5. Desmontar la tuerca de retención del árbol de reenvío y extraer el árbol con sus muelles y casquillos. 6. Desmontar la tapa superior de la semicarcasa posterior. 7. Por medio de unos alicates de puntas extraer el anillo elástico de retención del árbol secundario y las arandelas de reglaje. Extraer a continuación el anillo elástico de retención del árbol primario. 8. Separar la tapa de retención de las bolas de bloqueo en las barras de marchas y extraer las bolas con sus muelles. 9. Quitar los tornillos de unión de las dos semicarcasas y separar la posterior tirando de ella hacia arriba. 10. Aflojar y soltar el tornillo de la chapa de retención del piñón de marcha atrás y extraer el piñón con su árbol. 11. Quitar los tornillos que fijan las horquillas a las barras de mando y extraer éstas. Separar a continuación las horquillas y los tetones de seguridad. 12. Extraer del cárter los trenes de engranajes del primario y del secundario. 13. Separar de la carcasa, por el lado anterior, los rodamientos de apoyo de los árboles primario y secundario. 14. Extraer de la carcasa el conjunto diferencial. 23

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15. Soltar la tuerca de retención del dedo selector de velocidades y separar el mismo. Extraer a continuación el soporte de reenvío de la tirantería de mando. 16. Colocar todas las piezas desmontadas sobre el carro o banco de trabajo para su limpieza y comprobación.

FASE 2:

VERIFICACIÓN DE LOS SEMICÁRTERES Y ELEMENTOS DE

MANDO. 1. Introducir las piezas desmontadas en la cuba de lavado con una solución disolvente de grasas. Realizar una rigurosa limpieza en las mismas y eliminar todo residuo de aceite lubricante. 2. Mediante un cepillo o rasqueta, eliminar los posibles depósitos y sedimentos pegados a las paredes de los semicárteres. Limpiar los orificios de paso y las acanaladuras y comprobar que el respiradero de aceite situado en el cuerpo anterior no está obstruido. 3. Secar las piezas lavadas con aire comprimido y eliminar de ellas todo resto de disolvente. 4. Comprobar detenidamente la superficie interior y exterior de las tapas y del cárter. Observar si presentan alguna señal de deterioro o grietas. En caso afirmativo, sustituir el elemento dañado. 5. Verificar el posible desgaste en los asientos de los cojinetes y la interferencia de montaje entre ambos elementos, para evitar el posible deslizamiento de las pistas exteriores de los rodamientos. 6. Comprobar el estado y la planitud de las superficies de apoyo de las tapas y del cárter para evitar la desalineación del conjunto y posibles de pérdidas aceite por las juntas. Si estas superficies presentan pequeñas rugosidades o asperezas, eliminar las mismas con lija o una lima fina. Si el defecto es mayor, sustituir el elemento afectado. 7. Comprobar el estado de las juntas, especialmente las de goma. Sus bordes no deben estar cortados o dañados. Sustituirlas en caso necesario. 8. Comprobar la posible deformación en las horquillas y en las barras de mando. Introducir las barras en sus alojamientos de la caja y comprobar que se deslizan suavemente pero sin holgura apreciable y verificar el juego de montaje. Juego máximo: 0.90mm

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9. Verificar que las bolas y los muelles de bloqueo están en perfectas condiciones y que se desplazan libremente en sus asientos. Cualquier defecto en estos elementos es motivo para sustituirlos por otros nuevos.

FASE 3: VERIFICACIÓN DE LOS TRENES DE ENGRANAJES. 1. Verificar el estado de los dientes de los piñones del árbol primario. Comprobar que no presentan señales acusadas de desgaste, así como el estriado para el acoplamiento del disco de embrague. 2. Desmontar los piñones del árbol secundario. Comprobar que las superficies del árbol no están dañadas o desgastadas y que las acanaladuras permiten el libre desplazamiento de los bujes. 3. Colocar el árbol entre puntos y comprobar con un comparador la excentricidad máxima en el giro. No debe sobrepasar la máxima admitida de 0,050 mm.

4. El árbol de marcha atrás debe presentar una superficie pulida y exenta de daños. Comprobar el juego de montaje entre el árbol y el casquillo del piñón, que no debe sobrepasar el límite establecido (0,08 a 0,15 mm). 5. Si cualquiera de estos árboles presentan asperezas en su superficie, eliminar las mismas con tela de esmeril muy fina. Si la deformación no es muy pronunciada pueden ser enderezados con una pequeña prensa; en caso contrario, sustituir el árbol afectado. 6. Comprobar que los dientes de los piñones no presentan defectos acusados o un excesivo desgaste en sus flancos. La zona de contacto entre dientes debe extenderse a toda la superficie útil de trabajo, presentando ésta un aspecto limpio y pulido. 7. Comprobar el juego de montaje entre los casquillos de apoyo y los piñones de 1ª y 2ª velocidad. Deben estar comprendidos entre 0,04 y 0,08 mm. Si la holgura es mayor, sustituir el elemento más afectado. 8. Comprobar que el manguito y el anillo desplazable se deslizan sin holgura en su acoplamiento, y que el estriado de los mismos presenta una superficie limpia y sin señales de desgaste. 25

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Comprobar la holgura entre el anillo sincronizado y su asiento en el piñón. Si existe la más mínima holgura, sustituir el anillo sincronizador, pero teniendo en cuenta que el diámetro exterior del elemento de recambio corresponda al prescrito.

Juego estándar: 1.50mm Mínimo permitido: 0.80mm.

9. Comprobar que los sincronizadores libres de anillos cónicos no presentan desgaste en sus superficies de rozamiento. 10. Comprobar la elasticidad de los muelles fiadores. Cualquier defecto en este sentido obliga a sustituir el elemento afectado o conjunto que se halle en mal estado. 11. Comprobar finalmente el estado de los rodamientos. Para ello, se les hace girar con la mano en ambos sentidos; no debe existir impedimento alguno en el deslizamiento de las bolas y no debe producir ruidos anormales. 12. Comprobar con un reloj comparador el juego axial y radial entre las pistas de rodadura. Se admite una desviación máxima de la aguja de 0,05 milímetros. 13. Lubricar los componentes del árbol secundario y montar este conjunto. Cuidar de colocar cada elemento en su lugar correspondiente. Una vez montado el conjunto de piñones en la caja de cambios, deberá comprobarse el juego de acoplamiento entre los piñones. Se mide la holgura entre cada par de reducción, la cual no debe ser superior a 0,20 mm.

FASE 4: DESMONTAJE Y COMPROBACIÓN DEL DIFERENCIAL. 1. Desmontar del conjunto del diferencial las pistas interiores de los cojinetes de rodillos, empleando un extractor universal. 2. Aflojar y sacar los ocho tornillos que unen las dos semicarcasas y del diferencial y retirar la chapa de retención del eje portasatélites. 3. Separar del conjunto la corona dentada y desmontar por medio de un botador el eje portasatélites de la carcasa.

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4. Separar las dos semicarcasas y retirar del interior de las mismas los piñones del diferencial y los anillos de apoyo de los planetarios. 5. Limpiar todos los componentes en la cuba de lavado y secarlos con aire a presión para eliminar todo residuo de grasa adherida a los mismos. 6. Comprobar que los dientes de la corona y de los piñones del diferencial están en perfectas condiciones, es decir, sin señales de excesivo desgaste y con todas las superficies de trabajo limpias y brillantes. 7. Comprobar que la superficie de deslizamiento en los satélites y su eje no presentan señales de desgaste y que están perfectamente lisas. Comprobar también que los satélites ruedan libremente en su eje sin holgura ni agarrotamiento. Si presentan asperezas o señales de agarrotamiento, pulir estas superficies con papel abrasivo muy fino. Si el desgaste u holgura es excesivo, sustituir el eje o bien los piñones. 8. Comprobar las superficies de los anillos de apoyo de los planetarios. Éstas deben estar limpias y pulidas. Cualquier defecto en los anillos es motivo para sustituirlos por otros nuevos. 9. Comprobar finalmente que los semicárteres del diferencial no presentan deformación alguna; de lo contrario hay que sustituirlos por otros nuevos.

FASE 5: MONTAJE DEL DIFERENCIAL Y REGLAJE DE LOS PIÑONES. 1. Lubricar los componentes del conjunto. Introducir en las semicarcasas los anillos de apoyo y los planetarios. 2. Acoplar a la semicarcasa los piñones satélites e introducir el eje por medio de un botador. 3. Acoplar las dos semicarcasas y comprobar que las marcas de referencia en ellas se corresponden. Colocar la corona del par de reducción. 4. Colocar la chapa de retención del eje portasatélites, los tornillos de amarre del conjunto y apretarlos al par establecido (5 kgf.) 5. Comprobar con un reloj comparador el juego entre los satélites y los planetarios, no debiendo ser superior a 0,1 mm. Si el juego entre piñones es superior, corregir el mismo cambiando el espesor de las arandelas de apoyo de los planetarios. Estas arandelas se suministran de recambio en espesores de 0,70 a 1,30 mm con una variación de 0,10 mm.

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6. Conseguido el reglaje de los piñones, verificar que giran libremente sin puntos de agarrotamiento en los mismos. 7. Examinar los cojinetes de rodillos y comprobar que sus superficies están limpias y brillantes sin señales de desgaste. Cualquier duda en este sentido, es motivo para sustituir el rodamiento defectuoso, ya que, un funcionamiento anormal en estos elementos puede provocar ruidos o agarrotamiento en los engranajes. 8. Acoplar sobre la carcasa los dos rodamientos, empleando para ello el útil adecuado.

FASE 6: MONTAJE DEL CONJUNTO CAJA DE CAMBIOS - DIFERENCIAL. 1. Montar el diferencial y los trenes de engranajes en el cárter de la caja de cambios siguiendo el orden inverso al desmontaje. 2. Colocar las horquillas en su lugar sobre el anillo desplazable y montar las barras de mando. Para facilitar la colocación de las barras, introducir en primer lugar la de 1ª y 2ª velocidad con su tetón en el orificio de la carcasa. Levantar ligeramente la barra para que el tetón pueda salirse de su alojamiento y colocar la barra central provista de su tetón. Realizar la misma operación con esta barra y colocar la de la marcha atrás. 3. Colocar los tornillos de fijación de las horquillas y montar el soporte de reenvío. 4. Colocar la tapa posterior con una nueva junta y apretar los tornillos al par establecido. 5. Colocar los rodamientos posteriores de los trenes de engranajes y fijar los mismos por medio de los anillos elásticos de retención. Colocar la tapa con su junta y apretar los tornillos al par establecido. 6. Introducir las bolas y sus muelles en los alojamientos del cárter y colocar la tapa de retención. 7. Una vez montado el conjunto de la caja de cambios y antes de montar la tapa de retención del diferencial, medir el espesor de las arandelas de reglaje que hay que colocar para mantener la holgura axial y reglaje del diferencial. 8. Por medio de un reloj comparador y el útil indicado, medir la altura (P) desde el plano de apoyo de la tapa a la superficie de apoyo en la pista exterior del rodamiento. 9. Medir a continuación con el útil anterior, sobre la tapa de retención, la altura (H) entre la superficie de apoyo en el rodamiento y la superficie de amarre de la tapa en el cárter de la caja de cambios. 10. Con los datos obtenidos se calcula, por diferencia, el espesor (S) de la arandela que hay que colocar. Pero hay que tener en cuenta la interferencia de montaje. Por tanto: 28

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S = P – H + 0,08 .

11. Determinado el valor exacto del anillo que se debe colocar, comprobar que dicho anillo, desmontado anteriormente, se corresponde con esa medida. De estar fuera de medida, sustituir el anillo por uno de recambios (ver instrucciones). 12. Colocar el anillo adecuado sobre la pista del rodamiento y atornillar la tapa de retención, apretando los tornillos o tuercas a un par de 2,5 kgf.

OPERACIÓN FINAL. •

Anotar en la ficha de trabajo las comprobaciones y posibles reparaciones efectuadas, así como los tiempos empleados.

•

Completar la ficha de trabajo y entregar al profesor de prácticas para su evaluación y calificación.

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EJERCICIOS DE TRANSMISIÓN Realicemos el siguiente ejercicio: Un vehículo cuyo motor gira a 3000 r.p.m. lleva acoplada una caja de cambios con las siguientes relaciones de reducción (o transmisión). Velocidad 1ª 2ª 3ª 4ª M. Atrás

primario secundario (z1) 11 (z2) 40 (z3) 18 (z4) 37 (z5) 23 (z6) 31 (z7) 27 (z8) 26 (z9) 13 (z0) 47 Grupo Cónico P. Ataque Corona (zp) 13 (zc) 61

Primero obtenemos la relación de transmisión de cada una de las velocidades, para lo cual aplicamos la fórmula: Re lación de transmisió n

Piñón conducido =

Piñón conductor 

En este caso al intervenir 4 engranajes emplearemos la siguiente fórmula:  RT 

Piñón conducido =

Piñon conductor 

 X 

Piñon conducido Piñon conductor 

Primera:

Segunda:  Z 2

 Zc 40 61  X  X  = = 17,06 : 1  Z 1  Zp 11 13

 RT 1ª =

 RT 2 ª =

Tercera:

 Z 4

 Zc 37 61  X  X  = = 9,64 : 1  Z 3  Zp 18 13

Cuarta:

 RT 3ª =

 Z 6  Z 5

 X 

 Zc  Zp

=

31 23

X 

61 13

= 6,32 : 1

 RT 4 ª =

 Z 8

 Zc 26 61  X  X  = = 4,51 : 1  Z 7  Zp 27 13

Marcha Atrás:  RTMa =

 Z 0

 Zc 47 61  X  X  = 16.94 : 1 =  Z 9  Zp 13 13

Una vez obtenida la Relación de transmisión de cada velocidad, vamos a hallar el número de revoluciones obtenida por cada velocidad, sabiendo tal y como dice el enunciado del ejercicio que el motor gira a 3.000rpm. Aplicaremos la siguiente fórmula: rpm

n º de rpm  primario =

 RT 

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Primera: rpm

nº de rpm  primario =

 RT 1ª

3.000 =

=

175,84 rpm.

=

311,20 rpm.

=

474,68 rpm.

=

665,18 rpm.

=

177,09 rpm.

17,06

Segunda: rpm

nº de rpm  primario =

 RT 2ª

3.000 =

9,64

Tercera: rpm

nº de rpm  primario =

 RT 3ª

3.000 =

6,32

Cuarta: rpm

nº de rpm  primario =

 RT 4ª

3.000 =

4,51

Marcha Atrás: rpm

nº de rpm  primario =

 RTMa

3.000 =

16,94

Ahora conociendo las rpm que se transmiten de cada velocidad insertada a las ruedas y sabiendo tal y como dice el enunciado el diámetro del neumático. Aplicaremos la siguiente fórmula para obtener las velocidades en Km/h de cada una de las velocidades insertadas y a 3.000 rpm. Velocidad  (V ) =

Π x diametro rueda

 x n º rpm velocidad  insertada x 60

100.000

Primera: V  =

3,14 x 60 cm  x 175,84 rpm  x 60 100.000

= 19,87

Km / h

Segunda: V  =

3,14 x 60 cm  x 311,20 rpm  x 60 100.000

= 35,17

Km / h

= 53,65

Km / h

Tercera V  =

3,14 x 60 cm  x 474,68 rpm  x 60 100.000

Cuarta: V  =

3,14 x 60 cm  x 665,18 rpm  x 60 100.000

=

75,19 Km / h

Marcha Atrás: V  =

3,14 x 60 cm  x 177,09 rpm  x 60 100.000

= 13,23 Km / h

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