Informe Direccion Hidraulica Grupo 4 (1)

UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS ESPE-EXTENSIÓN LATACUNGA DEPARTAMENTO DE CIENCIAS DE LA ENERGÍA Y MECÁNICA CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ

NIVEL: VI NIVEL ASIGNATURA: ASIGNATURA: MANTENIMIENTO MECÁNICO AUTOMOTRIZ II TEMA: TEMA: SISTEMA DE DIRECCIÓN SUBTEMA: DIRECCIÓN HIDRÁULICA INFORME N°1 ALUMNO: ALUMNO:

AMAYA SANDOVAL STEFANIA MATILDE JACOME GONZALEZ GUILLERMO ARTURO NARVAEZ TERAN DANIEL MAURICIO TONATO CAIZA MAURICIO JAVIER

FECHA DE ENTREGA: ENTREGA: 19 MAYO DEL 2015

LATACUNGA-ECUADOR

TEMA: SISTEMA DE DIRECCIÓN. SUBTEMA: DIRECCIÓN HIDRÁULICA OBJETIVOS:  

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Aprender a reconocer cuando un sistema de dirección posee servo asistencia hidráulica. Examinar los componentes de la dirección con servoasistencia hidráulica de 4 elementos didácticos distintos presentes en el laboratorio de mecánica de patio. Realizar las pruebas de inspección de la servodirección de un banco de pruebas de piñón y cremallera y de uno de tornillo sin fin y bolas recirculantes. Desarmar las maquetas de servoasistencia hidráulica, entender su funcionamiento y cada uno de sus componentes. Reconecer el varillaje que existe en el sistema de dirección hidráulica

EQUIPO Y HERRAMIENTAS     

Juego de llaves Juego de desarmadores Equipo de seguridad Regla Multímetro Automotriz

MARCO TEÓRICO: DIRECCIÓN ASISTIDA [1], [2] La dirección asistida es uno de los avances tecnológicos más importantes que han ocurrido en la historia del automóvil. Debido Debido al empleo de neumáticos de baja presión y gran superficie de contacto, la maniobra en el volante de la dirección para orientar las ruedas se hace difícil, sobre todo con el vehículo parado. Como no no interesa sobrepasar un cierto límite de desmultiplicación, porque se pierde excesivamente la sensibilidad de la dirección, en los vehículos se recurre a la asistencia de la dirección, que proporciona una gran ayuda al conductor en la realización de las maniobras y, al mismo tiempo, permite una menor desmultiplicación, ganando al mismo tiempo sensibilidad en el manejo y poder aplicar volantes de radio más pequeño. La dirección asistida consiste en acoplar a un mecanismo de dirección simple, un circuito de asistencia llamado servo-mando. Este circuito puede ser accionado por el vacío de la admisión o el proporcionado por una bomba de vacío, la fuerza hidráulica proporcionada por una bomba hidráulica, el aire comprimido proporcionado por un compresor que también sirve para accionar los frenos y también últimamente asistido por un motor eléctrico (dirección eléctrica). eléctrica).

Figura1: Dirección asistida Fuente: taringa.net 

El más usado hasta ahora es el de mando hidráulico (aunque actualmente los sistemas de dirección con asistencia eléctrica le están comiendo terreno) del que se muestra el esquema básico en la figura inferior. Puede verse en ella que el volante de la dirección acciona un piñón, que a su vez mueve una cremallera como en una dirección normal de este tipo; pero unido a esta cremallera se encuentra un pistón alojado en el interior de un cilindro de manera que a una u otra de las caras puede llegar el líquido a presión desde una válvula distribuidora, que a su vez lo recibe de un depósito, en el que se mantiene almacenado a una presión determinada, que proporciona una bomba y se conserva dentro de unos límites por una válvula de descarga.

Figura2: Esquema de la dirección hidráulica Fuente: aficionadosalamecanica.com

FUNCIONAMIENTO [3] Funciona igual para cualquier sistema. Cuenta con un tanque de almacenamiento, que suministra el aceite especial (generalmente Dexron II o III) a una bomba, que a su vez es accionada por el motor del vehículo mediante una correa proveniente del cigüeñal. Esta bomba acciona un mecanismo hidráulico, que proporciona una fuerza que se suma al esfuerzo que debe hacer el conductor para mover las llantas. Distinguimos tres clases de funcionamiento: Línea recta, giro a la izquierda y giro a la derecha. MODELOS DE SISTEMAS DE SERVODIRECCIÓN HIDRÁULICA [1] Uno de los más empleados de este tipo de sistemas es el de Virex-Fulmina, cuya disposición de elementos corresponde al tipo integral (mando directo). Está formada por un dispositivo hidráulico de accionamiento, montado en su interior, y un mecanismo desmultiplicador del tipo sinfín y tuerca. El circuito hidráulico está constituido (figura inferior) por una bomba de presión (2) accionada por el motor del vehículo y cuya misión es enviar aceite a presión al dispositivo de mando o mecanismo integral (1) de la servodirección. El aceite es aspirado de un depósito (3) que lleva incorporado un filtro para la depuración del aceite. La conducción del aceite a presión entre los tres elementos se realiza a través de las tuberías flexibles (4, 5 y 6) del tipo de alta presión.

Figura3: ServodirecciónVirex-Fulmina Fuente: mecanicayautomocion.blogspot.com

El émbolo (1) del dispositivo hidráulico (figura 5), alojado en el interior del mecanismo de la dirección, actúa al mismo tiempo como amortiguador de las oscilaciones que se pudieran transmitir desde las ruedas a la dirección. Por ejemplo, en caso de un reventón en una de las ruedas, la válvula de distribución (2) reacciona automáticamente en sentido inverso al provocado por el reventón; esto permite al conductor mantener el control del vehículo hasta poderlo parar con solo mantener sujeto el volante. Existe además, un dispositivo hidráulico de reacción de esfuerzos sobre el volante, proporcional al esfuerzo realizado por la dirección, que permite al conductor conocer las

reacciones del vehículo en todo momento, haciendo la dirección sensible al mando. La dirección asistida se divide en dirección simple o mando mecánico y en el sistema de asistencia a la dirección o mando hidráulico: Dispositivo de mando mecánico El mando mecánico está formado por un mecanismo desmultiplicador de tornillo sinfín y tuerca. El husillo del sinfín (3), unido al árbol de la dirección, va apoyado, a través del dispositivo elástico de la válvula distribuidora (2) sobre dos rodamientos axiales. El giro del volante se transmite del husillo (3) a la tuerca (4), que se desplaza longitudinalmente empujado al émbolo de mando (1) unido a ella. El émbolo va unido, a su vez, a través de una biela (5), a la manivela (6) que hace girar al eje (7) y al brazo de mando (8).

Figura4: Dispositivo de mando eléctrico mecanicayautomocion.blogspot.com

Fuente:

Dispositivo de mando hidráulico La válvula de distribución (figura 6), situada en el interior del cuerpo central de la servodirección, está formada por una caja de válvulas (1), en cuyo interior se desplaza una corredera (2) movida por el árbol de la dirección (3). Esta válvula canaliza, según la maniobra realizada en el volante, el aceite a presión hacia uno u otro lado del émbolo (4) de doble efecto. Mientras no se actúa sobre el volante; las válvulas se mantienen abiertas por estar situada la corredera en su posición media. Esta posición es mantenida por un dispositivo elástico de regulación por muelles (5), que tienen una tensión inicial apropiada a las características del vehículo. En esta posición el aceite tiene libre paso de entrada y salida por el interior del distribuidor sin que realice presión alguna sobre las caras del émbolo.

Figura5: Válvula d e distribución mecanicayautomocion.blogspot.com

Fuente:

Al girar el volante para tomar una curva, es necesario vencer previamente la fuerza de resistencia que oponen los muelles para actuar las válvulas; esto hace que, para maniobras que requieren poco esfuerzo sobre el volante, las válvulas no actúan, realizándose la maniobra con el dispositivo mecánico sin intervención del mecanismo de asistencia. Vencido ese pequeño esfuerzo, y para mayores maniobras con el volante, las válvulas actúan desplazándose en uno u otro sentido y contando el paso de aceite a presión en una de las caras del émbolo. La presión del aceite sobre la otra cara del émbolo ayuda al conductor a realizar la maniobra necesaria. En las figuras inferiores pueden verse el funcionamiento y como se desplaza la corredera y los anillos que forman las válvulas, así como el paso de aceite al lado correspondiente del émbolo. El aceite sin presión, desalojado por el émbolo es expulsado a través de la válvula correspondiente nuevamente al depósito.

Figura6: Funcionamiento de la válvula de distribución Fuente: mecanicayautomocion.blogspot.com

La presión de aceite necesaria en cada maniobra es regulada automáticamente en función del esfuerzo de reacción necesario para hacer girar las ruedas del vehículo. Este esfuerzo de reacción depende de la carga que gravita sobre las ruedas del estado de los neumáticos y de la velocidad del vehículo en el momento de efectuarse la maniobra.

Para cada presión de maniobra, que oscila de 0 a 70 kg/cm2, se produce un auto equilibrio en las válvulas que regulan con su mayor o menor paso de aceite la presión necesario. En el interior del cuerpo de válvulas, y situada entre los conductos de entrada y salida de aceite, hay instalada una válvula de seguridad que, en caso de avería en el sistema hidráulico, establece automáticamente la circulación continua de aceite sin transmitir presión de uno al otro lado del émbolo. Con esto se anula el peligro de bloqueo en la dirección y se permite la conducción mecánica sin la ayuda de la servodirección. Dada la misión que cumple esta válvula, está prevista de forma que, ni por desgaste no por causa accidental, pueda anularse su funcionamiento. COMPONENTES DE UN SISTEMA HIDRÁULICO [4] Tanque Depósito de aceite para suministro del sistema hidráulico. Capacidad adecuada, por lo general sellado, pero no siempre, debe mantenerse limpio y debe tener suficiente resistencia. Se diseñan para evitar la recirculación continua del mismo líquido. Existen desviadores que constituyen una forma de amortiguar la turbulencia. Además, el aceite tiene tiempo de refrescarse antes de retornar al sistema. Por otro lado, el tubo de aceite, pero sobre el fondo del tanque. De esta forma se reduce las posibilidades de cavitación debidas a la falta de aceite y también se evita la admisión de los sedimentos que se depositan en el fondo. Nota: La suciedad es el peor enemigo de los componentes del sistema hidráulico. Se debe tener mucho cuidado para evitar que penetre al sistema. Asegúrese antes que nada, que el recipiente y el aceite que use para llenar el tanque estén limpios. Bomba Hidráulica Es el corazón del sistema hidráulico. Su trabajo, si no nos falla la memoria, es crear flujo y no presión. El uso de la fuerza para activar implementos y necesidad de levantar la producción ha llevado a usar sistemas a mayor presión y bombas de mayor capacidad. En un sistema hidráulico se usan las bombas de desplazamiento positivo como las de engranajes, paletas o de pistones. El uso de éstas depende del rango de presiones del sistema. Por ejemplo, los rangos donde trabajan sin afectar negativamente su eficiencia volumétrica son:   

Bomba de engranajes: hasta 1000 psi. Bomba de paletas: hasta 2000 psi. Bomba de pistones: hasta 5000 psi.

Evidentemente el adelanto técnico cambiará periódicamente estos rangos. Por otro lado estas bombas serán afectadas considerablemente si no evitamos la acción del enemigo número uno del sistema hidráulico, la suciedad. Cuando la bomba funciona en un sistema limpio, libre de aire y con el aceite adecuado, tendrá una larga vida. Lógicamente, aparte de su desgaste normal debido a la fricción, la bomba también puede fallar por diferentes causas ajenas a este desgaste. En todos los casos cuando una bomba falla, se determinaré primero la causa a fin de que no vuelva a ocurrir lo mismo en el nuevo repuesto instalado.

La bomba puede ser de engranajes, de paletas o de pistones. a.

Bomba de engranajes: Es de desplazamiento positivo, es decir una bomba en el cual el desplazamiento (caudal) por revolución no puede variarse.

Figura7: Bomba de engranajes Fuente: es.scribd.com

b.

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Bomba de paletas: Pueden ser: De paletas rectas: Las ranuras para las aletas en el motor son rectas desde el centro, por lo tanto la bomba puede girar en cualquier dirección. De paletas rebajadas: La paleta tiene un rebajo en el cual actúa el aceite a presión que  junto con la fuerza centrífuga mantiene las paletas contra el anillo. De paletas con resorte: Las paletas son mantenidas contra el anillo en el lado de descarga por los resortes, la fuerza centrífuga y la presión de aceite detrás de la paleta. De inserto en las paletas: La presión del aceite entre la paleta y el extremo de un inserto de acero que se desplaza en una ranura cortada en la paleta ayudan a mantener la Paleta contra el anillo.

Figura8: Bomba de paletas Fuente: es.scribd.com

Válvula de control o direccional Consiste en un carrete con dos o más bandas maquinadas que puede moverse dentro de una perforación o cuerpo de válvula. El juego entre las bandas de la válvula de carrete y la perforación en el cuerpo de la válvula es sumamente pequeño el ajuste de alta precisión de la válvula al cuerpo, necesario para impedir filtraciones a presión alta requiere limpieza absoluta para evitar desgastes prematuros. A fin de impedir distorsión del cuerpo de la válvula y atascamientos es necesario dar el torque correcto a todos los pernos al armar. Las válvulas de control del tipo de carrete son válvulas deslizantes. Puesto que el carrete se mueve hacia adelante y hacia atrás permite que el aceite fluya a través de la válvula o impida su flujo.

Figura9: Válvula de control  Fuente: es.scribd.com

Válvula de presión máxima o válvula de alivio Son válvulas limitadoras y que no controlan la presión actual de trabajo. Solamente la carga controla esta presión. Recuerde que la bomba no produce presión. La presión es el sistema hidráulico es el resultado de la restricción al flujo y la presión en cualquier momento dependerá de la carga aplicada en el cilindro hidráulico.

Figura10: Válvula de presión máxima Fuente: es.scribd.com

Figura11: Componentes del sistema de dirección hidráulica Fuente: es.scribd.com

Válvula de dirección hidráulica Las siguientes válvulas hidráulicas las encontraremos en la mayoría de los sistemas hidráulicos, su propósito principal es el de bloquear o dirigir el flujo de aceite a un circuito determinado, podrá ser para levantar o para bajar la hoja topadora de un tractor Es también conocida como válvula carrete. Puede ser de:   

Dos posiciones (Avance y retroceso) Tres posiciones (Levantar, sostener, bajar) Cuatro posiciones (levantar, sostener, bajar, flotante

PARTES DE LA CAJA HIDRÁULICA DE CREMALLERA

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Cremallera Carcaza Tornillo sin fin Válvula interna de tornillo sin fin Líneas de fluido (tubería) Pistón (división de cámaras de Carter) Bush

Figura12: Caja hidráulica de cremallera Fuente: rincondelvago.com

PARTES DE LA CAJA HIDRÁULICA DE TORNILLO SIN FIN Y BOLAS CIRCULANTES

Figura13:Caja hidráulica de tornillo sin fin Fuente: Maqueta del laboratorio

1.Caja de dirección- 2. Pistón operador- 3. Árbol de mando- 4. Árbol de salida con

sector helicoidal- 5. Tornillo sin fin- 6. Tubos- 7. Tubos para paso de bolas- 8. Válvula de regulación- 9,10. Pistón válvula- 11,12. Acanaladura de inmisión13,14. Conducto radial- 15,16. Acanaladura de retorno- 17. Depósito de aceite- 18. Barra de torsión- 19. Bomba de aceite- 20. Válvula de sobrealimentación- A,B. Cámara del cilindro operador

PROCEDIMIENTO RECONOCIEMTO DE COMPONENTES DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN HIDRÁULICA

INSPECCION EN EL VEHICULO DEL SISTEMA DE DIRECCIÓN HIDRÁULICA COMPROBACIÓN DE LA TENSIÓN DE LA CORREA IMPULSADOR

Tensión de la correa es de 5 mm

COMPROBACIÓN DEL NIVEL DEL FLUIDO 1. Elevar la temperatura del fluido

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Temperatura del fluido 36.7°C Temperatura alcanza del fluido después de ser elevada 81.2°C

2. Comprobar de la existencia de espuma o emulsiona miento No se genera espuma, es bien escasa.

3. Comprobación del nivel del Fluido

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El nivel del fluido está en la medida correcta no excede del máximo. Después de ser apagado el motor el nivel de fluido se mantiene, es una variación mínima. COMPROBACIÓN DE LA PRESIÓN DEL FLUIDO

1. Presión después de la salida de la bomba hacia el sistema

2. Presión después de la salida del sistema, retorno al deposito

ARMADO Y DESARMADO DE MAQUETAS MAQUTA DE TORNILLO SIN FIN Y BOLAS RECIRCULANTES 1. Con la ayuda de las herramientas adecuadas desarme la maqueta y reconozca todos sus componentes, entre ellos:

1: Pistón Operador 2: Cámara del cilindro operador 3: Conductos radiales

1: Tornillo sin fin 2: Árbol de mando

Árbol de salida con sector helicoidal

Desarmar la bomba de aceite del tipo paletas

1. Paletas 2. Anillo de levas

Eje del rotor

MAQUETA PIÑON Y CREMALLERA 1. Con la ayuda de las herramientas adecuadas desarme la maqueta y reconozca todos sus componentes, entre ellos:

Cañerías de entrada y salida de presión al cilindro

1. Volante de Dirección 2. Válvula rotativa o distribuidora 3. Piñón

Guardapolvos

Reten

1. Pistón doble efecto 2. Cremallera

Carcasa

Despiece Total

Verificación de pandeo de la cremallera

INSPECCION DEL VARILLAJE DEL SISTEMA DE DIRECCION HIDRÁULICA CHEVROLET CAPTIVA

1.Muñón de dirección

1.Guardapolvos 2.Extremo del Tensor

CONCLUSIONES: 

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Los sistemas de dirección hidráulicos los podemos encontrar de diferentes tipos y configuraciones. El sistema de dirección hidráulico más común es el de piñón cremallera para vehículos de tamaño pequeño hasta mediano. En vehículos de tamaño grande o pesado como camionetas, buses, etc. con dirección hidráulica encontramos sistemas integrales basados en sistemas mecánicos de bolas re circulantes. En los sistemas de dirección hidráulica tenemos que utilizar mangueras que resistan la presión correcta a la que funciona el sistema. Aunque son un poco más costosas, deben utilizarse.

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Cuando realizamos un diagnostico en el sistema de dirección hidráulica tenemos que tomar en cuenta aspectos básicos como la tensión de la banda que activa la bomba, estado del muelle que controla la válvula de sobrepresión, etc. En sistemas hidráulicos como la dirección la presión que genera la bomba es indispensable por eso debemos basarnos en los manuales del fabricante para conocer el rango de presión en el cual debe trabajar la bomba de cada modelo y así diagnosticar correctamente los problemas en la misma. Las presiones altas imponen grandes esfuerzos a todos los componentes del sistema hidráulico. Al mismo tiempo se requiere aumentar la confiabilidad para tener operaciones seguras; por lo tanto, es esencial un cuidadoso mantenimiento preventivo para reducir los períodos de fallas, extender la vida de servicio, ciclos rápidos y lograr una operación segura del sistema de dirección.

RECOMENDACIONES: 

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Utilizar indumentaria adecuada como zapatos punta de acero, guantes, franela, guaipe, mandil, para evitar posibles accidentes al momento de realizar la práctica. Al momento de iniciar la practica en cada uno de los vehículos, cerciorarse de que el vehículo este en una correcta posición para realizar la práctica y además este colocado el freno de mano y que la caja de cambios no esté en neutral. Tener un correcto orden al momento de realizar la práctica ya que esto ayudara a que el vehículo se deslice y evitar accidentes en la práctica. Tener cuidado con el sistema hidráulico ya que trabaja a altas presiones y pueden ocurrir accidentes. Tener cuidado al momento de purgar el sistema ya que se puede regar fluido hidráulico y ocurrir caídas, o resbalones. Al momento que se busca elevar la temperatura del fluido hidráulico para la prueba de temperatura, no debemos permanecer demasiado tiempo con la dirección a tope para que no existan daños en la válvula reguladora de presión.

BIBLIOGRAFÍA: [1] pato3353. (27 de Diciembre de 2012). es.scribd.com. Recuperado el 15 de mayo de 2015, de http://es.scribd.com/doc/118111021/Columna-de-direccion-automotriz [2] INTA. (27 de Julio de 2006). inta.es. Recuperado el 15 de mayo de 2015, de http://www.inta.es/descubreAprende/htm/hechos3.htm [3] newoffer. (10 de Noviembre de 2013). taringa.net. Obtenido dettp://www.taringa.net/post/autos-motos/17175236/Direccion-Hidraulica-AutomotrizComo-funciona.html [4] Wikipedia. (5 de Junio de 2014). es.wikipedia.org. Recuperado el 15 de mayo de 2015, de http://es.wikipedia.org/wiki/Direcci%C3%B3n_asistida [5] Meganeboy, D. (18 de Enero de 2014). aficionadosalamecanica.net . Recuperado el 15 de mayo de 2015, de http://www.aficionadosalamecanica.net/direccion.htm [6] Belló, M. Á. (s.f.). Circuitos de fluidos. Suspensión y Dirección. España: Paraninfo.