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Tecnología De Camiones

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  • 1. TECNOLOGÍA BÁSICA DE CAMIONES GENERAL MOTORS COLMOTORES 2005 Compañía de Entrenamiento Técnico Automotriz CETa
  • 2. Tecnología Básica de Camiones Compañía de Entrenamiento Técnico Automotriz - CETa - Esta es una traducción libre del manual “Tecnología Básica de Camiones” producido por VOLVO TRUCKS NORTH AMERICA, INC.
  • 3. Introducción El conocimiento de los productos que vendemos es importante para todos en nuestra organización. Debido a que mucho de nuestro personal no tiene antecedentes técnicos o experiencia con la totalidad del vehículo, hemos hecho nuestro mejor esfuerzo para hacer un libro completo y simple. En este libro el lector encontrará los fundamentos del diseño de los camio- nes, una descripción de los diversos sistemas y conjuntos y sus funciones, así como también descripciones de los componentes importantes del vehículo y sus relaciones. Los elementos estándar tales como tornillos, rodamientos, sellantes, etc. no están descritos en las diversas secciones, sino que están contenidos en la primera sección. Es nuestra esperanza que esta publicación será de valor para todos los miembros de la Familia GM y que, a largo plazo, ayude en la promoción de nuestros productos General Motors Colmotores
  • 4. Contenido SECCIÓN 0 — Generalidades CABINA CONVENCIONAL.......................................................................................... 1 CABINA CABOVER ..................................................................................................... 2 TRACTOR.................................................................................................................... 2 EL CAMIÓN / BASCULANTE (VOLQUETA)................................................................ 3 DISTANCIA ENTRE EJES .......................................................................................... 3 TROCHA ..................................................................................................................... 3 CONFIGURACIONES DE EJE .................................................................................... 4 ABREVIATURAS Y TÉRMINOS COMUNES .............................................................. 5 SECCIÓN 1 — Servicio & Mantenimiento COJINETES ................................................................................................................ 7 Generalidades ......................................................................................................... 7 Cojinetes deslizantes............................................................................................... 7 Cojinetes de rodadura (Rodamientos)..................................................................... 7 SELLOS ....................................................................................................................... 8 Generalidades ......................................................................................................... 8 Anillos de sello......................................................................................................... 8 Empaques metálicos ............................................................................................... 9 Empaques de papel................................................................................................. 9 Sellantes .................................................................................................................. 9 ANTICONGELANTE ................................................................................................. 10 TORNILLOS Y REMACHES ...................................................................................... 10 LUBRICANTES.......................................................................................................... 10 EXPRESIONES TECNICAS BÁSICAS ..................................................................... 11 SECCIÓN 2— Motor GENERALIDADES .................................................................................................... 13 Desarrollo del motor .............................................................................................. 13 LOS DIFERENTES TIPOS DE MOTORES .............................................................. 14 Motor en línea........................................................................................................ 14 Motor en V ............................................................................................................. 14
  • 5. Motor plano............................................................................................................ 15 Motor rotativo......................................................................................................... 15 FABRICANTES DE MOTORES ................................................................................. 16 ¿CÓMO TRABAJA UN MOTOR DIESEL? ................................................................ 17 Generalidades ....................................................................................................... 17 Mezcla aire - combustible ...................................................................................... 17 Inyección directa.................................................................................................... 18 Las carreras del motor........................................................................................... 18 Las cuatro carreras................................................................................................ 19 DESCRIPCION DEL BLOQUE DE CILINDROS ....................................................... 20 Tapa de válvulas .................................................................................................... 20 Culata de cilindros ................................................................................................. 20 Empaque de la culata ............................................................................................ 21 Bloque de cilindros ................................................................................................ 21 Camisa de cilindro ................................................................................................. 22 Pistón..................................................................................................................... 22 Biela....................................................................................................................... 23 Pasador del pistón y cojinetes de biela ................................................................. 23 Cigüeñal................................................................................................................. 23 Amortiguador de vibraciones (damper) y volante .................................................. 24 Carcasa del volante y cárter de aceite .................................................................. 24 Engranajes de distribución .................................................................................... 25 Mecanismo de válvulas ........................................................................................ 26 TRAYECTORIA DE POTENCIA EN EL MOTOR....................................................... 28 SISTEMA DE LUBRICACIÓN.................................................................................... 29 Generalidades ....................................................................................................... 29 Enfriamiento del pistón .......................................................................................... 31 TRAYECTORIA DEL ACEITE LUBRICANTE ............................................................ 32 SISTEMA DE COMBUSTIBLE .................................................................................. 33 Tanque de combustible y unidad de suministro..................................................... 33 Inyección de combustible ...................................................................................... 33 INYECCIÓN MECÁNICA DE COMBUSTIBLE .......................................................... 33
  • 6. Bomba de alimentación ......................................................................................... 34 Filtro de combustible.............................................................................................. 34 Bomba de inyección .............................................................................................. 34 Gobernador............................................................................................................ 35 Limitador de humos ............................................................................................... 35 Tubos de entrega................................................................................................... 35 Inyector o tobera de aspersión .............................................................................. 36 TRAYECTORIA DEL COMBUSTIBLE ....................................................................... 36 UNIDAD DE INYECCIÓN ELECTRONICA................................................................ 37 Generalidades ....................................................................................................... 37 Flujo del combustible en el motor .......................................................................... 39 SISTEMA DE ADMISIÓN DE AIRE Y SISTEMA DE ESCAPE ................................. 40 Filtro de aire........................................................................................................... 41 Indicador de restricción de aire.............................................................................. 41 Turbocargador ...................................................................................................... 42 Múltiple de admisión .............................................................................................. 42 Enfriador de aire (intercooler) ................................................................................ 43 Pre calentador de arranque ................................................................................... 43 Múltiple de escape................................................................................................. 43 Regulador de presión de escape (freno de motor) ................................................ 44 Tubo de escape ..................................................................................................... 44 Silenciador ............................................................................................................. 44 Freno de motor ...................................................................................................... 45 Freno de compresión............................................................................................. 45 Sistema de control ................................................................................................. 46 TRAYECTORIA DEL AIRE ........................................................................................ 47 SISTEMA DE REFRIGERACION .............................................................................. 48 Generalidades ....................................................................................................... 48 Radiador ................................................................................................................ 48 Ventilador de refrigeración..................................................................................... 50 Tanque de reserva y sonda de refrigerante bajo ................................................... 50 TRAYECTORIA DEL REFRIGERANTE..................................................................... 51
  • 7. CONTROLES DEL MOTOR EN LA CABINA............................................................. 52 Controles de acelerador y parada ......................................................................... 52 CONTROL ELECTRÓNICO DEL MOTOR ................................................................ 53 SECCIÓN 3 — Electricidad GENERALIDADES ................................................................................................... 55 SISTEMA DE POTENCIA Y ARRANQUE ................................................................ 55 Alternador, general ................................................................................................ 56 Composición del alternador ................................................................................... 56 Operación del alternador ....................................................................................... 57 Batería ................................................................................................................... 58 SISTEMA DE ARRANQUE........................................................................................ 58 Motor de arranque ................................................................................................. 58 SECCIÓN 4 —Tren de propulsión GENERALIDADES .................................................................................................... 59 EMBRAGUE .............................................................................................................. 60 Generalidades ....................................................................................................... 60 EMBRAGUE MECÁNICO .......................................................................................... 61 Generalidades ....................................................................................................... 61 Disco de presión .................................................................................................... 61 Discos .................................................................................................................... 61 MECANISMO DE EMBRAGUE ................................................................................. 62 OPERACIÓN DEL EMBRAGUE ASISTIDO POR AIRE............................................ 62 Pedal de embrague y cilindro maestro .................................................................. 62 Servo del embrague .............................................................................................. 62 ALOJAMIENTO DEL EMBRAGUE ............................................................................ 63 PALANCA Y EJE DE LIBERACIÓN........................................................................... 64 HORQUILLA RODAMIENTO DE LIBERACIÓN ........................................................ 64 TRANSMISION .......................................................................................................... 65 Generalidades ....................................................................................................... 65 Fabricantes de transmisiones................................................................................ 66 CAJA DE CAMBIOS MANUAL .................................................................................. 67 Generalidades ....................................................................................................... 67
  • 8. Engranajes............................................................................................................. 67 Sincronización ....................................................................................................... 68 TREN DE ACCIONAMIENTO........................................................................................ 69 Generalidades ....................................................................................................... 69 Tren de accionamiento .......................................................................................... 69 Unión universal (cardán)........................................................................................ 70 Rodamiento de apoyo (central) ............................................................................. 70 EJE TRASERO .......................................................................................................... 71 Generalidades ....................................................................................................... 71 Eje sencillo............................................................................................................. 71 Piñón...................................................................................................................... 72 Corona sinfín ......................................................................................................... 72 Conjunto de la cruceta de satélites del diferencial ............................................... 72 Semiejes ................................................................................................................ 73 Bloqueo de diferencial ........................................................................................... 73 EJES DOBLES (TANDEM) ........................................................................................ 74 Generalidades ....................................................................................................... 74 SECCIÓN 5— Sistemas de aire GENERALIDADES .................................................................................................... 77 Desarrollo del sistema de frenos ........................................................................... 77 Sistema de frenos hidráulicos................................................................................ 77 Sistema de frenos hidráulicos – de vacío .............................................................. 78 Frenos de aire ayudados hidráulicamente............................................................. 78 Frenos completamente de aire .............................................................................. 79 Generalidades ....................................................................................................... 79 SISTEMA DE ALIMENTACIÓN ................................................................................. 80 Compresor ............................................................................................................. 80 Regulador de presión ............................................................................................ 80 Secador de aire ..................................................................................................... 81 Tanque de aire (depósitos) .................................................................................... 81 Cámara de freno, diafragma sencillo..................................................................... 82 Cámara de freno de resorte................................................................................... 83
  • 9. Frenos de tambor .................................................................................................. 84 Leva de freno......................................................................................................... 84 SECCIÓN 6— Eje delantero y Dirección EJE DELANTERO Y MANGUETAS DE DIRECCIÓN ............................................... 85 DIRECCIÓN............................................................................................................... 85 Volante de dirección .............................................................................................. 85 Columna de dirección ............................................................................................ 85 Cilindro de dirección asistida ................................................................................. 86 ALINEACIÓN DE RUEDAS ....................................................................................... 87 Caster .................................................................................................................... 87 Camber (inclinación).............................................................................................. 87 Convergencia......................................................................................................... 88 Radio de giro ......................................................................................................... 88 SUSPENSIÓN DELANTERA..................................................................................... 89 Generalidades ....................................................................................................... 89 BALLESTAS (RESORTES) DE HOJAS..................................................................... 90 Ballestas de hojas corrientes................................................................................. 90 SECCIÓN 7— Bastidor y suspensión trasera BASTIDOR................................................................................................................. 91 RUEDAS Y LLANTAS ................................................................................................ 92 Generalidades ....................................................................................................... 92 DISCO Y CUBO DE RUEDA ..................................................................................... 93 ARAÑA Y RIM............................................................................................................ 94
  • 10. SECCIÓN 0 - General 1 SECCIÓN 0 - General Los camiones de hoy se construyen en muchas varie- CONVENCIONAL dades, para muchos usos diferentes. En consecuencia tienen cabinas de diferente tipos, varias superestructu- Las cabinas convencionales, o de control normal, ras, longitudes y diferente número de travesaños. Con se ubican detrás del motor y tienen un capó que respecto a la cabina que está sobre el chasis, son fre- puede abrirse para proveer acceso fácil al motor. cuentes dos tipos básicos de cabinas: la corriente y la Este tipo de camión puede usarse para diversos cabover (mandos adelantados). Con respecto a la tipos de operaciones. Una cabina convencional superestructura, se construyen dos tipos importantes de puede utilizarse para trabajo “en carretera” o para vehículos pesados de trabajo: los tractores y los cami- arrastre. La configuración de cabina convencional se ones. usa también en la construcción o en camiones para operaciones de remolque locales, camiones tipo van, etc. Figura 1: Camión convencional con camarote
  • 11. 2 SECCIÓN 0 - General CABOVER (Mandos adelantados) Sobre los camiones de mandos adelantados (Cab- ina Sobre el Motor, CSM), o vehículos de cabina de mando desplazado hacia adelante, la cabina se ubica encima del motor (Serie N*R, F*R, C). Para dar acceso al motor para servicio o mantenimiento, la cabina entera puede inclinarse hacia adelante. Fig. 2: Camión de mandos adelantados TRACTOR Los tractores no tienen espacio de carga. En su lugar están equipados con una quinta rueda a la que se conecta el remolque. Puede ahorrarse tiempo cuando se carga o se descarga porque el tractor puede cambiarse rápidamente de un remolque a otro. Fig. 3: Tractor con quinta rueda
  • 12. SECCIÓN 0 - General 3 CAMIÓN / CAMIÓN VOLQUETA Un camión tiene una plataforma fija de carga, un camión volqueta puede equiparse con una plataforma en declive (caja de cuelco). Los remolques pueden también ser equipados en camiones basculantes. Fig. 4: Camión volqueta DISTANCIA ENTRE EJES La distancia entre ejes del vehículo es la distancia medida entre el centro de la rueda delantera y el centro de la rueda trasera en un vehículo con un eje trasero sencillo. En ejes traseros dobles, la medida es al centro de los ejes traseros (mostrado). Fig. 5: Distancia entre ejes TROCHA (VIA) La trocha del vehículo es la distancia entre el centro de la llanta del lado izquierdo y el centro de la llanta del lado derecho. Fig. 6: Trocha (VIA)
  • 13. 4 SECCIÓN 0 - General CONFIGURACIONES DE EJE La siguiente tabla describe las configuraciones de ejes que son más frecuentes en los camiones actuales: Dependiendo de la carga y de las condiciones de conducción, los camiones pueden equiparse con CLASIFICACION DE CAMIONES POR NÚMERO DE RUEDAS diferentes estilos de ejes. Estos pueden ser de dire- Vehículo Número de Ruedas de Total Ejes de cción, de impulso o ejes de ruedas de remolque. En de motor ruedas traccíon Ejes tracción la industria de camiones se usan un número de de- 4x2 4 2 2 1 signaciones numéricas para describir las varias con- 4x4 4 4 2 2 figuraciones de ejes disponibles. Estas designacio- 6x2 6 2 3 1 nes numéricas describen el número de ruedas del 6x4 6 4 3 2 vehículo y cuántas de estas son ruedas de tracción. 6x6 6 6 3 3 En casos donde un eje tiene ruedas dobles, dos rue- 8x4 8 4 4 2 das a cada extremo del eje, cada pareja de ruedas 8x8 8 8 4 4 se toma como una sola. Una configuración común de eje, por ejemplo, es un vehículo con cuatro rue- das - dos de las cuales son de tracción. La desig- CLASIFICACIÓN DE CAMIONES POR PESO nación numérica para este vehículo es 4x2. Trabajo liviano (LD) Clase 1 Hasta 6000 GVW* Clase 2 6001 - 10,000 GVW* Clase 3 10,001 - 14,000 GVW* Trabajo mediano Clase 4 14,001 - 16,000 GVW* (MD) Clase 5 16,001 - 19,500 GVW* Clase 6 19,5001 - 26,000 GVW* Trabajo pesado (HD) Clase 7 26.001 - 33,000 GVW* Clase 8 33,001 GVW* y más * El peso Bruto Vehícular (GVW) está en Libras Figura 7. Ruedas - La flecha indica las ruedas de tracción Figura 8. Configuraciones de ejes y peso bruto Figura 9. Configuraciones de eje - 4x2 (arriba) y 6x4
  • 14. SECCIÓN 0 - General 5 TERMINOS Y ABREVIATURAS Peso Bruto Vehícular (GVW - PBV): Total del peso del chasis, la carrocería y el peso de carga COMUNES útil. A Distancia desde la línea de centro del eje trasero al centro de la carrocería y/o carga útil. La línea de centro de la carrocería equivale a 1/2 de la longi- tud de la carrocería. AF Centro del eje trasero, o tándem, hasta el extremo del bastidor. BA Parachoques a línea de centro del eje delantero. BBC Parachoques a extremo trasero de la cabina. BL Longitud de la cabina. CA Extremo trasero de la cabina a línea de centro del eje trasero o de la suspensión en tándem. CE Extremo trasero de la cabina a extremo del basti- dor. CFW Extremo trasero de la cabina al punto central del pasador principal (King pin) del eje de articulación en la quinta rueda. CT Extremo trasero de la cabina al frente del semirre- molque en posición hacia adelante. FH Altura del bastidor. FW Línea de centro del eje trasero o tándem a punto central de la quinta rueda. KP Ajuste del pasador principal (King pin) - Extremo delantero del semirremolque a punto central del pasador principal en el semirremolque. LGC Espacio de descarga - punto central del pasador principal al punto más cercano de interfase del equipo de descarga. OAL Longitud total. OWB Distancia entre ejes total de tractor y remolque. TL Longitud del semirremolque. WB Distancia entre ejes - distancia entre la línea de centro delantera y la suspensión tándem o el eje trasero. Chasis: La base del vehículo, cabina, bastidor y equipos de tracción Carrocería: El recipiente en que se lleva la carga. Carga útil: La mercancía a ser cargada. Peso de marcha (Curb weight): Peso del chasis. Peso de la carrocería: Peso de la carrocería completa a ser montada sobre el chasis. Peso de carga útil: Peso de la mercancía a ser cargada. Figura 10. Abreviaturas comunes en camiones pesados
  • 15. SECCIÓN 0 - General 6
  • 16. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 7 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento RODAMIENTOS Generalidades Hay un gran número de piezas en un vehículo que deslizan o giran el uno contra el otro o contra piezas estacionarias. Para lograr estabilidad en las piezas móviles y para reducir rozamiento, se instalan rodamientos de diversas clases entre las piezas involucradas. Estos rodamientos pueden dividirse en dos categorías principales: rodamientos deslizantes y rodamientos de rodadura. Figura. 1: Cojinete deslizante Rodamientos deslizantes (Cojinetes) Comúnmente un cojinete deslizante se compone de un marco metálico revestido con una o más capas de metal para cojinetes (babbitt) en el interior de la superficie de rozamiento. Los metales de rodamiento comúnmente consisten de una mezcla de varios metales. Las más dura de estas mezclas es la de cobre y plomo (bronce al plomo) y se usa en los motores diesel. Para reducir rozamiento y desgaste, los cojinetes desli- zantes deben lubricarse continuamente. Los cojinetes desli- zantes se componen comúnmente de un casquillo o dos cubiertas de cojinete. Figura. 2: Rodamiento de bolas (izquierda) - rodamiento de rodillos rectos Rodamiento de rodadura En el rodamiento de rodadura, el rozamiento y el movimiento es amortiguado por bolas o tambores. Los rodamientos de rodadura se usan primordialmente en componentes que no cuentan con un sistema de lubricación a presión. Su rozamiento es menor que el de los cojinetes de deslizamiento, y se usan para soportar engranajes, ejes, etc. Los rodamientos de rodadura equipados con bolas (esferas) como elementos de rodadura se llaman rodamientos de bolas y aquellos equipa- dos con rodillos se llaman rodamientos de rodillos. Los ele- mentos de rodadura en rodamientos de rodillos pueden ser rectos o cónicos. Hay también elementos de rodadura que tienen un diámetro sumamente pequeño en relación a su longi- tud. Los rodamientos de rodillos con este tipo del elementos se Figura. 3: Rodamientos de rodillos cónicos llaman rodamientos de agujas. (izquierda) - Rodamientos de agu-
  • 17. 8 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento SELLOS Generalidades El propósito principal de los sellos es impedir que los gases y líquidos dentro del motor, del sistema de refrigeración, de la caja de cambios, etc. escapen hacia afuera a través de empaques y aperturas. Los sellos deben impedir también que partículas de suciedad y polvo entren en estos componentes. Los materiales usados en los sellos dependen de si el sello va a ser sometido a alta presión, calor intenso, químicos o simplemente salpicadura con aceite. Algunos de los diversos tipos de sellos que pueden aparecer en un vehículo se describen más adelante. Figura. 4: Sello de la camisa interior de cilindro Anillos de sello Los anillos de sello son fabricados de diferentes tipos de caucho o plástico. La composición y la forma del anillo de sello depende de dónde se ubica y de los químicos, etc. a los que va a ser expuesto. En la mayoría de los casos, el anillo de sello es un anillo redondo con una superficie de contacto cilíndrica. Anillos de este tipo se usan para formar un sello entre la camisa interior del cilindro y el bloque de cilindros. Figura. 5: Sello de la tapa de válvulas Se usa también un anillo de sello entre la tapa de válvulas y la culata de cilindros. En este caso, tiene una superficie de con- tacto plana y ha sido embutida para ajustar con el borde de ajuste de la tapa de válvulas. En ubicaciones donde un eje giratorio pasa a través de un componente, el sello es proporcionado por un tipo especial de anillo de sello. Este sello consiste de un anillo de metal con un labio de caucho blando que está vulcanizado al inte- rior del aro de metal. El labio de caucho descansa contra el eje e impide que el aceite escape. Figura. 6: Sello delantero del cigüeñal
  • 18. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 9 Empaques metálicos Los empaques de metal se usan generalmente en uniones que están sujetas a alta presión, calor intenso y/ o la acción de químicos. Por ejemplo: se usa un Empaque metálico en la unión entre la culata de cilin- dros y el bloque. Porque se desarrollan temperaturas altas por la combustión ya que circulan refrigerante y aceite a través de esta unión. Figura. 7: Empaque de metal Empaques de papel Los empaques de papel se encuentran actualmente solamente en algunas ubicaciones de vehículos pesa- dos. Un empaque de papel puede estar entre el cárter de aceite y el bloque de cilindros. Figura. 8: Empaques de papel Sellantes En algunas uniones, se usan sellantes en vez de empaques. Una banda delgada de sellante es aplicada entre la tapa de distribución y el bloque de cilindros para impedir que el aceite que lubrica los engranajes de dis- tribución escape fuera. Figura. 9: Aplicación de sellantes
  • 19. 10 SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento ANTICONGELANTE El líquido que enfría el motor es una mezcla 60 - 40 de agua y glicol. Esta mezcla de anticongelante previene que el refrige- rante se congele en climas fríos. El glicol contiene un agente anti - corrosión y es recomendado para su uso durante todo el año. Debido a sus propiedades inhibidoras de corrosión, y a su capacidad para aumentar el punto de ebullición del refrigerante, el glicol es altamente recomendado para su uso en zonas tropi- cales y/o también a gran altura sobre el nivel del mar como en El Ecuador y en Colombia. Figura. 10: Anticongelante TORNILLOS Y REMACHES Un vehículo se compone de una multitud de piezas diferentes. La mayoría de estas piezas se unen mediante tornillos y rema- ches. Estos tornillos pasan a través de varias piezas y se ase- guran entonces con una tuerca. Las piezas sometidas a ten- siones torcionales y a golpes, se remachan. Fijaciones de este tipo se usan cuando se montan los largueros con los trave- saños, y cuando se aseguran los anclajes de los resortes en el bastidor. Figura. 11: Tornillos (abajo) y remaches LUBRICANTES Aceite o grasa se usa para reducir el rozamiento y el desgaste entre piezas móviles. Debido a sus diversas composiciones químicas, estos lubricantes tienen diferentes características. La característica del aceite es su tendencia a adelgazarse o a ser más grueso dependiendo de la temperatura. La viscosidad del aceite se da en una clasificación SAE, que es un índice estandarizado de clasificación. Por ejemplo, el aceite de baja viscosidad usado en una caja de velocidades automática tiene una clasificación de viscosidad SAE 10, mientras el aceite de alta viscosidad de un eje trasero puede tener una clasificación entre SAE 80 y SAE 140. Refiérase al Manual del Operador per- tinente y/o al Manual de Servicio para conocer el lubricante apropiado y su aplicación. Figura. 12: Aceite
  • 20. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 11 EXPRESIONES TÉCNICAS BÁSICAS Electricidad Presión Voltaje es una medida del potencial eléctrico para con- La presión del aire se da en libras por pulgada cua- ducir una corriente a través de un circuito. Las unidades drada (PSI). Por ejemplo, se usa cuando se mide la para medir voltaje son los voltios (V). presión de aire en una llanta o cuando se mide la rel- ación de presión en un motor. Corriente es la rata de flujo de electricidad en un cir- cuito. Las unidades para la medir la corriente son los Velocidad amperios (A). Se usa Kilómetros por hora (KPH) cuando se mide la Resistencia impide a la corriente pasar a través de un velocidad. circuito. Las unidades usadas para medir la resistencia son los ohmios ( ). Velocidad de rotación del motor La velocidad de rotación de motor se da en revolu- Potencia es la cantidad de corriente y el voltaje eléc- ciones por minuto (RPM). trico que un componente requiere para funcionar. Las unidades usadas para la potencia son los vatios (W). Temperatura Capacidad es la cantidad de energía eléctrica que La temperatura se da según la escala de Centígrados puede almacenarse en una batería. Las unidades para (°C) o Fahrenheit (°F) medir la capacidad son los amperios hora (A.h). La fórmula que relaciona grados Fahrenheit con los Centígrados (Celsio) es °F = 9 / 5 °C+32 Salida Salida es la potencia que puede ser lograda por un motor. Actualmente el valor de medida para esta poten- cia se da en caballos de fuerza (hp - CV). Un hp es equivalente a 0.736 kilovatios (kW).
  • 21. SECCIÓN 1 - Servicio & Mantenimiento 12
  • 22. SECCIÓN 2 - Motor 13 SECCIÓN 2 - Motor GENERALIDADES El motor diesel obtuvo su nombre de su inventor Rudolf Diesel, quien lo patentó en 1892. La idea El desarrollo del motor detrás del nuevo motor era que pudiera operar con un combustible que fuera más barato que la gaso- El primer motor de combustión interna útil se patentó en lina. La idea inicial era un motor que pudiera operar 1875 por dos Alemanes - N. A. Otto y E. Langen. Era un con combustible sólido, polvo de hulla, pero muy motor de cuatro tiempos que operaba con gas, que sig- pronto Diesel cambió a usar combustible líquido nificó que tenía que tener un suministro o una refinería para operar su motor, un combustible que nosotros cerca para poder operar. Este motor era usado principal- llamamos ahora combustible diesel. mente por artesanos y pequeñas industrias. Los motores originales a diesel eran demasiado Más tarde, el gas fue reemplazado por gasolina, lo que sig- grandes y complicados para ser útiles en vehículos, nificó que el motor pudo moverse y ganó un mayor campo y no fue hasta que a comienzos de los años 20 del de uso. El motor Otto, o motor de combustión interna como siglo pasado que una pareja de fabricantes Ale- también se conoce, se ha desarrollado mucho y en nues- manes de camiones instaló un número de motores tros días se encuentra principalmente en automóviles y un de dos cilindros. Estos motores tenían una salida de número de camiones de carga y furgonetas. 30 hp (22 kW). Figura. 1: Motor de cuatro tiempos de Otto y Langen Figura. 2: Motor Diesel 1892
  • 23. 14 SECCIÓN 2 - Motor TIPOS DIFERENTES DE MOTORES Motor en línea El tipo más usual de motor es el motor en línea, en el cual los cilindros se ubican uno detrás del otro en una línea. Este se llama también motor “en línea” y comúnmente consiste de cuatro o seis cilindros. Figura. 3: Motor en línea Motor en V Si los cilindros se ubican en dos filas con un ángulo entre una y otra, el motor se llama motor en V. Este diseño se usa usualmente en motores muy grandes, desde seis hasta dieciséis cilindros. Figura. 5: Motor en V
  • 24. SECCIÓN 2 - Motor 15 Motor plano En el motor plano, los cilindros se colocan horizontalmente opuestos el uno al otro. Esto significa que toman poco espacio hacia arriba verticalmente. Se usan frecuentemente en autobuses y se ubican atrás del vehículo. Figura. 5: Motor plano Motor rotativo En vez de pistones que reciprocan dentro de los cilindros, el motor rotativo tiene un rotor triangular que gira en un cilindro ovalado. La ventaja de este tipo de motor es que es más liviano y tiene menos piezas móviles que los otros tipos de motor. Sin embargo, tiene pro- blemas con respecto al desgaste y en man- tener sellado absoluto entre el rotor y las pare- des del cilindro. En consecuencia, este motor ha sido usado únicamente en algunos mode- Figura. 6: Motor rotativo los de vehículos.
  • 25. 16 SECCIÓN 2 - Motor FABRICANTES DE MOTORES Hay muchos fabricantes importantes de motores diesel. Entre ellos Isuzu, Volvo, Cummins, Caterpillar y Detroit Diesel. Cada uno ofrece varios modelos diferentes para ajustarse a las necesidades de cualquier aplicación. Figura. 7: VOLVO VE D12 Figura. 9: Caterpillar 3116 Figura. 8: Cummins N14 Figura. 10: Detroit Diesel Serie 60 Figura. 11: Motor Isuzu Figura. 12: Motor Isuzu
  • 26. SECCIÓN 2 - Motor 17 CÓMO TRABAJA UN MOTOR DIE- SEL Generalidades En un motor de diesel uno o más pistones realizan un movimiento reciprocante en cilindros concéntricos. La combustión es alcanzada por el aire y el combustible que entran en el cilindro y son comprimidos por el pistón para que el aire alcance una muy alta temperatu- ra y encienda el combustible. La fuerza lograda por la combustión es parecida a la ola de presión ocasionada por una explosión que fuerza el pistón hacia atrás en el cilindro. Ocasionando muchas explosiones, o combustiones como nosotros las llama- mos, uno puede conseguir mucha potencia de salida de un motor. La velocidad, o RPM, de un motor de diesel es regulada por la cantidad de combustible que se inyecta en los cilindros. Como la mezcla de aire y combustible se comprime bajo una presión sumamente alta, hay grandes deman- das sobre la estanqueidad del motor. La alta presión crea muchos esfuerzos mecánicos dentro del motor. Debido a la alta relación de compresión la utilización del combustible se aumenta al máximo. En consecuencia, el motor diesel tiene un valor de rendimiento más alto que un motor de gasolina. Figura. 11: Combustión Mezcla aire - combustible Hay diferentes maneras de lograr una combustión en un motor de combustión. En un motor diesel, el aire se comprime en los cilindros bajo una presión sumamente alta. Entre mayor sea la presión, más caliente se tornará el aire a presión. La idea es que el aire llega a estar tan caliente que el combustible se auto - enciende cuando se inyecta a alta presión en los cilindros. En motores diesel, el aire y el combustible siempre se inyectan individualmente. Esto es lo contrario de lo que se hace normalmente en un motor gasolina donde el aire y el combustible se mezclan en el carburador, en el múltiple o en los puer- tos de admisión del motor y la mezcla de aire - combus- Figura. 12: Motor de gasolina (izquierda) - Motor diesel
  • 27. 18 SECCIÓN 2 - Motor tible es encendida por una chispa generada eléctricamente. Figura. 13: Inyección directa
  • 28. SECCIÓN 2 - Motor 19 Inyección directa Contrario a la pre - cámara o cámara de remolino, en 3. Carrera de combustión los motores diesel de inyección directa, el aire y el com- bustible se mezclan dentro de cilindros. El pistón se dis- El combustible es encendido por la alta temperatura del eña para hacer un remolino de aire durante la aire y la presión generada por la combustión empuja el compresión y lograr el máximo de mezcla con el com- pistón hacia abajo. En el momento de la combustión, la bustible. temperatura es de 3992 °F y la presión está sobre los 1450 PSI. Los motores diesel de inyección directa operan de una man- era algo más difícil pero su ren- dimiento, es decir, la utilización del combustible, es mejor. Figura. 16: Carrera de combustión 4. Carrera de escape Inmediatamente antes de que el pistón alcance su punto de retorno inferior, se abre la válvula de escape. Cuando nuevamente el pistón se empuja hacia arriba en el cilindro, los gases de escape se fuerzan fuera a través de la válvula de escape. Este procedimiento es seguido entonces por una nueva carrera de admisión y el ciclo se repite. Las car- reras del motor Tal como el motor de gasolina, el motor de diesel puede operar según los Figura. 17: Carretera de escape principios de dos o cuatro tiempos de carrera. En un motor de dos - carreras, la combustión tiene lugar cada
  • 29. 20 SECCIÓN 2 - Motor vez que el pistón alcanza la posición del punto muerto superior (PMS), pero únicamente cada dos tiempos en uno de cuatro carreras. La mayoría de los motores en automóviles, camiones y autobuses son de cuatro tiempos. Figura. 18: La tapa de válvulas Figura. 19: Culata de cilindros
  • 30. SECCIÓN 2 - Motor 21 Las cuatro carreras 1. Carrera de admisión Cuando el pistón comienza a moverse en dirección descendente, la válvula de admisión se abre y se induce aire en el cilindro. Si el motor está equipado con un turbocargador, el aire es forzado dentro del cilindro. Figura. 20: Empaque de culata Figura. 14: Carrera de admisión 2. Carrera de compresión El pistón está en su camino ascendente y ambas válvu- las están cerradas. La presión y la temperatura del aire aumentan. Al final de la carrera de compresión, la tem- peratura del aire está por encima de los 1292 °F y la presión por encima de los 399 PSI. El combustible se inyecta inmediatamente antes de que el pistón alcance su punto más alto. Figura. 15: Carrera de compresión Figura. 21: Bloque de cilindros
  • 31. 22 SECCIÓN 2 - Motor DESCRIPCIÓN DEL BLOQUE DE CILINDROS Esta sección se concentra en la composición del bloque de cilindros de un motor en línea y sus diferentes com- ponentes, así como también su función. Las ilustra- ciones le ayudarán a ubicar las piezas pertinentes. Tapa de válvulas La tapa de válvulas es una cubierta que impide que suciedad y polvo entren en el motor. La cubierta tam- bién impide que el aceite que lubrica el mecanismo de las válvulas salpique fuera. En algunos motores, la tapa de válvulas cubre todas las válvulas, es una sola. En el caso de las figuras, consiste de una cubierta ubicada por encima de cada cilindro. La tapa de válvulas tam- bién provee acceso fácil a los balancines para servicio y ajuste. Figura 22. Camisa de cilindro Culata de cilindros La culata de cilindros es el “techo” del bloque de cilin- dros. Su propósito es sellar el techo de la cámara de combustión. Dependiendo del tamaño del motor y de los requerimientos de sello, la culata de cilindros puede tener una variedad de diseños. Cuando el motor de diesel funciona, una combustión regular tiene lugar en los cilindros lo que agrega gran- des demandas sobre el sello entre el bloque de cilin- dros y la culata de cilindros. La energía que se genera por la combustión desaparecería si no hubiera sello y la salida del motor se reduciría. Las superficies de con- tacto en la culata de cilindros y en el bloque de cilindros deben ser absolutamente planas. La culata de cilindros se asegura al bloque de cilindros con pernos especiales para culata. Hay dos ductos de entrada y salida en la culata de cilindros donde se ubi- can las válvulas. Hay también ductos fundidos para Figura 23: Pistón aceite y refrigerante. Figura 23. Piston
  • 32. SECCIÓN 2 - Motor 23 Empaque de culata Por más bien que la culata de cilindros haya sido maquinada, puede muy raramente mantener estan- queidad contra las enormes presiones que vienen aso- ciadas con la combustión. Es por eso que se emplea usualmente un empaque de culata de acero entre la culata de cilindros y la camisa interior del cilindro. Figura. 24: Pasador de pistón y cojinetes de biela Bloque de cilindros El bloque de cilindros es el elemento alrededor del cual se construye el motor. Está hecho de una fundición de aleación especial de hierro, y está fundido en una sola pieza para permitirle resistir enormes tensiones. En el caso de los motores 4HE1 y 6HE1 de Isuzu se uti- liza un diseño llamado de escalera en el cual el bloque ha sido separado en dos secciones, un principal y una inferior que contiene los tornillos de las tapas de bancada y que agrega mayor rigidez al sistema. Además de los agujeros para los cilindros, contiene ductos fundidos para el refrigerante y agujeros perfora- dos para permitir que el aceite de lubricación alcance las piezas móviles del motor. Figura. 25: Cigüeñal
  • 33. 24 SECCIÓN 2 - Motor Camisa del cilindro Para extender la vida útil del bloque de cilindros, y para facilitar su reparación, se usan en ocasiones camisas de cilindro reemplazables. En vez de tener que reem- plazar la totalidad del bloque de cilindros cuando se reacondiciona un motor, únicamente se reemplazan las camisas de cilindro desgastadas con sus pistones y sus anillos de pistón. La ilustración muestra un motor con camisas “húme- das”. Esto significa que la camisa está en el contacto directo con el refrigerante. Figura. 26: Amortiguador de vibraciones y volante Pistón El pistón es el fondo móvil de la cámara de combustión. Los diseños en la cabeza del pistón se realizan para crear un remolino de aire, favorecer la mezcla con el combustible y lograr mejor combustión. Para impedir que la compresión que se genera conjuntamente con la combustión pueda escapar fuera, el pistón está equi- pado con un número de anillos de sello, los anillos del pistón. Los anillos superiores, los anillos de com- presión, forman un sello entre la cámara de combustión y el cárter. El anillo de pistón más bajo, el anillo de aceite, tiene la tarea de raspar el aceite que se ha salpicado contra las paredes de la camisa interior del cilindro, prevenir su entrada en la cámara de combustión y ser quemado. Los anillos de pistón son fabricados de un material elás- tico que los hace presionar continuamente contra las paredes de la camisa. Figura. 27: Carcasa del volante y cárter de aceite
  • 34. SECCIÓN 2 - Motor 25 Biela La biela transfiere la potencia desde el pistón al cigüeñal, y pivota en ambos extremos. El extremo superior de la biela está fijo en el pistón con un pasador de pistón y el extremo inferior sobre el cigüeñal con una tapa del cojinete (casquete). Pasador de pistón y cojinetes de biela Para reducir rozamiento y desgaste de la biela en los puntos de unión con el pistón y el cigüeñal hay cojinetes reemplazables entre las superficies de con- tacto. Estos cojinetes deslizantes se componen de un marco de acero revestido con metal babbitt. El babbitt es una mezcla de cobre y el plomo (bronce al plomo). Es imprescindible que las superficies de con- tacto sean lubricadas cuando el motor opera para impedir su agarrotamiento. Esto es logrado cuando el aceite entra por un agujero en el cojinete. Al extremo superior de la biela, donde se une con el pistón, el cojinete consiste de un casquillo (buje) (1), y al extremo inferior donde se une con el cigüeñal el cojinete consiste de dos mitades (casquetes) (2). Cigüeñal Cuando el pistón es empujado hacia abajo después de la combustión, el cigüeñal comienza a girar. De esta manera el cigüeñal absorbe la potencia colectiva de todos los cilindros. El cigüeñal está fabricado de acero forjado y tiene una ubicación para cada cilindro, a las que se fijan adjuntas las bielas. Estas ubicaciones y sus contrapesos deben estar balanceados con precisión para evitar la vibración del motor. Los puntos de fijación donde el cigüeñal es soportado por el bloque de cilindros se llaman casquetes o cojinetes de bancada (1). También en este caso, se usan cojinetes deslizantes lubricados para reducir rozamiento. Para impedir que el cigüeñal se desplace de aquí para allá en la dirección longitudinal, hay dos anillos de tope (arandelas de empuje) (2) sobre cada lado del Figura. 28: Engranajes de distribución cojinete principal.
  • 35. 26 SECCIÓN 2 - Motor Amortiguador de vibraciones (damper) y Su extremo superior es redondeado, favoreciendo volante su acoplamiento a la sección abovedada regulable de la palanca oscilante. De esta forma es como la El amortiguador de vibraciones (1) se ubica en el palanca oscilante se mantiene en su lugar. extremo delantero del cigüeñal. Su propósito es contra- rrestar cualquier oscilación que pueda ocurrir en el Palanca oscilante (balancín) (4) y resorte de la cigüeñal cuando los pistones reciprocan. Las oscila- válvula (5) ciones someten al cigüeñal a cargas enormes y sin el La palanca oscilante, que está montada con amortiguador de vibraciones el cigüeñal se fatiga y se cojinetes sobre el eje de balancines, empuja las vál- rompe. La polea (2) está al frente del amortiguador de vulas hacia abajo cuando estas deben abrir. Los vibraciones. Hay un volante de fundición (3), al extremo resortes de la válvula se ubican entre el balancín y la trasero del cigüeñal que, con su peso, tiene un efecto culata de cilindros. Su propósito es cerrar las válvu- de amortiguación sobre el movimiento rotatorio del las nuevamente. Cuánto abren las válvulas es deter- cigüeñal. minado por la altura de los lóbulos sobre el árbol de levas. Alrededor del volante hay una corona sinfín (4), en la cual engrana el motor de arranque cuando el motor va El tornillo de ajuste en la parte trasera de la palanca a ser arrancado. oscilante es para ajustar la holgura de válvulas correcta, (la distancia entre la palanca oscilante y el extremo de caña de la válvula). Válvulas (6) y guías de válvula (7) Las válvulas se ubican en la culata de cilindros. Como son una pieza del techo de la cámara de com- bustión, deben sellar completamente durante la carrera de operación. Las válvulas son fabricadas de una aleación espe- cial de acero para tolerar las enormes temperaturas a las que son sometidas a durante la combustión. Para orientar sus movimientos en la culata de cilin- dros, las válvulas resbalan dentro de las guías de la Carcasa del volante y cárter de aceite válvula. La carcasa del volante (1) está fija al extremo trasero del bloque de cilindros. Aloja el vol- ante y per- mite la fijación de la trans- misión al motor. El cárter de aceite (2) es el fondo del motor y está fabri- cado de lámina de Figura. 29: Mecanismo de válvulas (árbol de levas montado en el bloque)
  • 36. SECCIÓN 2 - Motor 27 Figura. 30: Árbol de levas en la culata metal. El cárter de aceite es el depósito para el aceite Los componentes restantes, tales como las palan- que va a lubricar el motor. cas oscilantes, las válvulas y los resortes de las vál- vulas tienen las mismas funciones que las descritas anteriormente para el árbol de levas montado en el bloque. Figura. 31: Culata de cilindros
  • 37. 28 SECCIÓN 2 - Motor Figura. 32: Trayectoria de potencia en el motor Engranajes de distribución comienza a girar, conduce el árbol de levas (6) con la ayuda del engranaje de distribución (7). El eje Si el motor va a operar adecuadamente, son necesarias de levas empuja entonces hacia arriba el impulsa- ciertas funciones como el enfriamiento, la lubricación, la dor (8) y la varilla de empuje (9) para que el bal- inyección de combustible, etc. ancín (10) abra las válvulas de escape (11). Estos sistemas son conducidos por un número de Los gases de escape de la combustión se evacuan engranajes ubicados sobre el frente del bloque de cilin- del cilindro a través de la válvula de escape. Cuando dros. El término colectivo para estos engranajes es el el pistón está en su carrera hacia abajo nueva- de engranajes de distribución. En la mayoría de los mente, antes de la próxima carrera operativa, se motores estos engranajes son helicoidales para reducir cierra la válvula de escape. El mecanismo de las desgaste y permitir una operación silenciosa. Los válvulas abre ahora la válvula de admisión y aire engranajes de distribución son lubricados por el nuevo entra en el cilindro. sistema de lubricación del motor. Para impedir que el aceite salpique alrededor, los engranajes de distribu- ción se encajan en una cubierta llamada la tapa de dis- tribución. Cuando el engranaje del cigüeñal (1) gira, conduce un número de engranajes con las siguientes funciones:
  • 38. SECCIÓN 2 - Motor 29 El engranaje de reenvío o engranaje loco (2) transfiere potencia al engranaje del árbol de levas (3). El engranaje del árbol de levas, por medio del árbol de levas, conduce el mecanismo de válvulas que abre y cierra las válvulas. El engranaje del compresor (4), que es conducido por el engranaje del árbol de levas, conduce el compresor, que a su vez, genera el aire necesario para operar los frenos de aire, etc. El engranaje de la bomba de inyección (5) conduce la bomba de inyección, que provee al motor con el com- bustible en las cantidades correctas. El engranaje de la bomba de refrigerante, (bomba de agua) (6), que es conducida por un engranaje de reen- vío (7), conduce la bomba de refrigerante que bombea el refrigerante alrededor del motor. El engranaje de la bomba del servo (8) conduce la bomba auxiliar que bombea fluido hidráulico al meca- nismo de dirección. Cuando el conductor gira el vol- Figura. 33: Lubricación ante, la presión en el mecanismo de dirección aumenta y el vehículo es mucho más fácil de conducir. Un engranaje de reenvio (9) conduce la bomba de aceite que bombea el aceite a las piezas móviles del motor. Figura. 34: aspirador de aceite y bomba
  • 39. 30 SECCIÓN 2 - Motor Mecanismo de válvulas Hay básicamente dos configuraciones de válvulas y árbol de levas para motores diesel de camión, las insta- ladas en el bloque de cilindros y el diseño de árbol de levas en la culata. Debido a las estrictas regulaciones de emisiones, el árbol de levas en la culata ha resultado el diseño de elección en los últimos tiempos. Árbol de levas (1) (montado en el bloque) El árbol de levas está montado en el bloque y encima del cigüeñal. Cuando el cigüeñal gira, conduce al árbol de levas. En el árbol de levas hay un número de jorobas excéntricas, o lóbulos. Los lóbulos han sido hechos con precisión para asegurar que levanten el elevador en el instante correcto. El árbol de levas se monta en el bloque de cilindros sobre cojinetes lubricados con aceite y es guiado en su extremo delantero por un anillo de tope. Elevador de válvulas (2) y varilla de empuje (3) El elevador y la varilla de empuje transmiten el movi- miento de árbol de levas a la palanca oscilante (balan- cín). El extremo inferior del elevador está fabricado de un material extraordinariamente duro para resistir el desgaste contra el árbol de levas. Las varillas de empuje son de metal tubular fuerte y li- viano con extremos endurecidos. El extremo inferior de la varilla de empuje es abovedado para acomodarse sobre el elevador. Figura. 35: Válvula de descarga, enfriador de aceite y filtro de aceite
  • 40. SECCIÓN 2 - Motor 31 Árbol de levas en la culata El diseño de árbol de levas en la culata presenta el eje de levas en lo alto de la culata de cilindros sobre muñones con cojinetes. Las palancas oscilantes para los inyectores y las válvulas de admisión están en con- tacto directo con los lóbulos del árbol de levas, elimi- nando por lo tanto la necesidad de elevadores y varillas de empuje. TRAYECTORIA DE POTENCIA EN EL MOTOR Cuando el motor de arranque se engrana, gira el cigüeñal y el volante. Un pistón es empujado hacia Figura. 36: Enfriamiento del pistón
  • 41. 32 SECCIÓN 2 - Motor Figura. 37: Recorrido del lubricante arriba por la biela y comprime el aire en el cilindro. los cojinetes de bancada (13) y dentro del cigüe- Inmediatamente antes de que pistón alcance su ñal. El aceite alcanza los cojinetes de biela (14) a posición superior, la bomba de inyección inyecta el través de agujeros en el cigüeñal. Después el combustible en el cilindro y este enciende. Cuando aceite se bombea hacia arriba, por las bielas y ocurre la combustión en el cilindro (1), la presión lubrica los pasadores de pistón (15). Algo del aumenta y empuja el pistón (2) nuevamente hacia aceite de la línea principal va por conductos hasta abajo. los ejes de balancines(16). Debido a esto, el mecanismo de válvulas también se lubrican. Antes El movimiento descendente del pistón se transmite al de alcanzar el turbocargador (17) el aceite pasa a cigüeñal (3) por medio de la biela (4). Cuando el través del tubo externo (18) que conecta al bloque cigüeñal comienza a girar, arrastra al volante (5) con- de cilindros. El turbocargador necesita mucho juntamente con él. aceite ya que la unidad de turbina opera a La potencia que proviene de la combustión continúa velocidades sumamente altas, aproximadamente entonces por medio del tren de accionamiento hasta las 85,000 RPM. ruedas de tracción del vehículo. Cuando el cigüeñal La bomba de inyección y el compresor de aire toman su aceite a través de tubos de conducción SISTEMA DE LUBRICACIÓN de aceite externos. Generalidades Debido a que uno de los engranajes de distribución (19) está perforado y conectado al sistema de lubri- El objeto del sistema de lubricación es lubricar las pie- cación, el aceite se distribuye a los otros engrana- zas móviles del motor (A) con el aceite para minimizar jes de distribución. el rozamiento y el desgaste. El aceite retira la carbonilla y otros residuos dejados sobre las paredes del cilindro después de la combustión (D). También tiene una fun- ción de sellado (C) ya que la camisa interior del cilindro
  • 42. SECCIÓN 2 - Motor 33 ha sido diseñada de tal suerte que siempre hay una película delgada de aceite sobre sus paredes. Esto hace más fácil para los anillos del pistón sellar la cámara de combustión. El aceite también conduce el calor fuera del interior del motor (B), y a la vez tiene un efecto de silen- ciador. Aspirador de aceite (1) Antes de alcanzar la bomba de aceite, el aceite pasa a través de un aspirador ubicado en el fondo del cárter de aceite. Desde el aspirador el aceite pasa a través de un conducto de aspiración a la bomba. Figura. 38: conjunto tanque de combustible Bomba de aceite (2) La bomba de aceite es una bomba de engranajes condu- cida por un engranaje de reenvío en los engranajes de distribución. La bomba se compone de dos ruedas denta- das que giran en una carcasa de la bomba estrecha- mente sellada. Cuando las ruedas dentadas giran, el aceite es “transferido” entre sus dentaduras y las paredes de la carcasa de la bomba. Cuando las dentaduras engranan, el aceite es bombeado fuera dentro del sistema de lubricación. Figura. 39: Bomba de alimentación
  • 43. 34 SECCIÓN 2 - Motor La válvula de descarga o de alivio (1) Hay una válvula de descarga que impide que la presión de aceite llegue a ser excesiva a alta velocidad del motor. Cuando la presión alcanza un cierto valor, la vál- vula abre y el aceite sobrante corre de nuevo hacia el cárter de aceite. Enfriador de aceite (2) El objeto del enfriador de aceite es, con la ayuda del aceite del motor, conducir el calor lejos del interior del motor. Dentro del enfriador de aceite hay un panal que se conecta al circuito de refrigeración del motor. El aceite circula alrededor del panal y transfiere el calor al refrigerante. El enfriador de aceite provee alrededor del 10-15% del calor. Figura. 40: Filtro de combustible Filtro de aceite (3) Una de las tareas del aceite de lubricación es lavar las impurezas de las superficies de los puntos de lubri- cación del motor. El aceite se torna sucio y debe lim- piarse antes de ser devuelto nuevamente a los puntos de lubricación. El aceite es filtrado de sus impurezas grandes cuando pasa a través del aspirador en la bomba de aceite. Para conseguir librarlo de las partícu- las pequeñas de suciedad, el sistema de lubricación está equipado con hasta tres filtros, dependiendo del tipo de motor. Los filtros de aceite son cartuchos de fil- tro reemplazables que contienen inserciones hechas de papel plegado. Todo el aceite que viene de la bomba pasa a través de los filtros para ser limpiado antes de entrar nuevamente Figura. 41: Bomba de inyección en el motor. Si los filtros de aceite llegan a taparse, el aceite sin filtrar pasa por el filtro sin filtrarse y va directo al motor a través de una válvula de derivación que abre y permite que el aceite fluya al motor. Esta válvula de derivación (by-pass) se ubica en el soporte del filtro.
  • 44. SECCIÓN 2 - Motor 35 Enfriamiento del pistón El pistón se torna muy caliente cuando el motor está operando y, en algunos motores, requiere de refrigera- ción extra. La refrigeración del pistón se activa cuando la presión del aceite llega a ser tan alta que la válvula de enfriamiento del pistón en el bloque de cilindros se abre. El aceite es forzado entonces a través de ductos perforados en el bloque de cilindros a chorros de los enfriadores de pistón, uno para cada pistón. El aceite es entonces atomizado en el fondo del pistón. Recorrido del lubricante Figura. 42: El Gobernador La bomba de aceite (1), que es conducida por un engranaje de distribución, induce aceite desde el cárter de aceite (2). El aceite pasa entonces a través de un aspirador (3) ubicado entre el cárter de aceite y la bomba, y se bombea a la válvula de descarga (4). El aceite que retorna al cárter de aceite pasa a través del enfriador de aceite (5) donde se enfría. Cuando el motor es arrancado, y el aceite está todavía frío, evita el enfriador de aceite por medio de una válvula de deri- vación (6) para facilitar el calentamiento acelerado hasta la temperatura normal de funcionamiento. Después de que este aceite pasa a través del filtro de aceite (7) y si el filtro de aceite se llegara a atascar, el aceite será derivado del filtro a través de una válvula de derivación (8). Cuando la presión de aceite alcanza un cierto valor, se Figura. 43: Limitador de humos abre la válvula de enfriamiento del pistón (9) y libera lubricante a los enfriadores de pistón (10). Desde el filtro el aceite va a las líneas principales de aceite (11) que han sido perforadas en toda la longitud del bloque de cilindros. Desde aquí algo del aceite va por conduc- tos perforados a los cojinetes del árbol de levas (12), Figura. 44: Tubo de entrega
  • 45. 36 SECCIÓN 2 - Motor SISTEMA DE COMBUSTIBLE Tanque de combustible y unidad de entrega El combustible diesel necesario para operar el motor se almacena en el tanque de combustible, que es fabri- cado normalmente de acero o de aluminio. El tamaño del tanque depende del tipo de operación en que el vehículo va a ser usado. Normalmente, un tanque de combustible consta de una cubierta, un tubo de recolec- ción de combustible y un respiradero del tanque. En vehículos equipados con tanques de combustible dobles, se usa un solo tubo de recolección de combusti- ble y una sola unidad de medición y envió. El combusti- ble se iguala entre dos tanques por medio de una manguera de intercambio desde un tanque al otro. La unidad de envío del tanque de combustible está en el tanque de combustible y opera el medidor de com- bustible en el tablero. La unidad de envío básicamente consiste de una restato y una palanca con un flotador. Figura. 45: Tobera de inyección La sujeción de la palanca al restato se diseña como un contacto desli- zante y es regu- lado por el flotador. Un cable eléctrico conecta la unidad de envío con el medidor de com- bustible en el tablero. Cuando el tanque está lleno, la resistencia en el rostato es pequeña, y el medidor muestra lleno. Inyección de combustible Dos métodos comunes de inyección de combustible son la inyección unitaria electrónica y la inyección mecánica. La inyec- ción unitaria electrónica, se diseñó para cumplir los muy altos niveles de exigencia de las normas ambientales para motores de hoy. Para cumplir con estos reque- rimientos, debe ocurrir una combustión óptima. La com- bustión óptima requiere que se inyecte la cantidad exacta de combustible en la cámara de combustión bajo una presión muy alta y en el momento preciso. INYECCION MECANICA DE COM- BUSTIBLE Bomba de alimentación
  • 46. SECCIÓN 2 - Motor 37 Figura. 47: Sistema de unidad de inyección de combustible electrónica La bomba de alimentación es conducida por el giro de la bomba de inyección de combustible y toma combusti- ble desde el tanque de combustible. Su objetivo es bombear combustible a la bomba de inyección a una Cebado manual (2) cierta presión. La bomba de alimentación está también equipada con una bomba de cebado manual que puede El cebador manual se instala sobre la cabeza del usarse cuando se ha terminado el combustible en el filtro de combustible y se usa para bombear el tanque. Porque entonces hay que bombear el nuevo combustible y purgar el sistema cuando se combustible con la bomba de cebado manual a la vez requiere (cuando el motor no opera). que se evacua cualquier aire que haya entrado en el Filtro de combustible (3) sistema de combustible abriendo el tornillo de venti- lación en el soporte del filtro de combustible. Este sistema se equipa con un tornillo grande sobre el filtro de combustible ubicado en el motor. Filtro de combustible El interior del filtro consiste de un filtro especial de papel corrugado con una alta resistencia al agua y El combustible debe estar absolutamente limpio antes propiedades de filtrado óptimas. de entrar en la bomba de inyección. Aún partículas minúsculas pueden dañar los componentes de la
  • 47. 38 SECCIÓN 2 - Motor bomba de inyección, lo que resultará en suministro defectuoso de combustible al motor. Esto ocasionará perturbación en la combustión y opera- ción pobre del motor. Por consiguiente, el combustible debe pasar a través de dos filtros de combustible antes de que alcance la bomba de inyección. Estos filtros contienen cartuchos de papel plegado. El tarro de filtro y el cartucho de filtro son integrales, y se llaman filtros roscables. Bomba de inyección El combustible purificado se conduce entonces a la bomba de inyección, que aparece en dos modelos, una bomba en línea y una bomba de distribuidor (rotor). La bomba de rotor se usa principalmente en motores pequeños, y tiene un émbolo único para proveer el bombeo de combustible a los cilindros. La bomba en línea se usa para motores más grandes. Opera con un émbolo para cada cilindro del motor, y en consecuencia tiene una capacidad mucho mayor. Las bombas de inyección son fabricadas con gran precisión para ser capaces de alimentar combustible en las can- tidades apropiadas y en el momento indicado. Pura y simplemente, cuando el conductor pisa el pedal del acelerador influye sobre una varilla de control en la bomba de inyección. La varilla de control gira entonces los émbolos en la bomba y aumenta las cantidades de combustible que se inyectan en los cilindros. 1- Parte de bomba, 2 -Parte de inyector, 3 - Alojamiento de la válvula Figura. 48: Inyector unitario electrónico
  • 48. SECCIÓN 2 - Motor 39 Gobernador En un motor diesel el combustible y la alimentación de aire son independientes. En consecuencia, la bomba de inyección está equipada con un regulador que percibe la velocidad del motor. El propósito del gobernador es regular la cantidad de Desde la bomba de alimentación, el combustible combustible inyectado en el motor, limitando así la pasa primero a través del filtro (8) y luego por la velocidad máxima del motor. galería de combustible de la culata de cilindros (4). La galería de combustible se diseña para que rodee Una velocidad del motor excesivamente alta pondrá la pieza de la uni46dad electrónica de inyección gran esfuerzo sobre las partes componentes del motor, (EUI) (5) donde se colocan los agujeros de combusti- y las dañará. Si el pedal del acelerador se mantiene en ble. La válvula de rebose del sistema (6) se coloca cierta posición, el gobernador suministrará un poco más en la unión de salida de la galería de combustible. de combustible en las subidas y un poco menos en las bajadas. Limitador de humos
  • 49. 40 SECCIÓN 2 - Motor El objeto del limitador de humos es regular la dosis de combustible para que el humo negro del escape per- manezca dentro de los límites legales. Se engrana cons-tantemente y es regulado por la presión variante del turbocargador. El riesgo de humo negro es crítico cuando el motor está muy cargado y a baja velocidad. Filtro de aire En esta situación, el limitador de humos impide que la El aire requerido por el motor debe estar libre de bomba de inyección de combustible entregue la can- polvo, arena y otras partículas. En consecuencia, tidad máxima posible de combustible. Esto reduce la es importante que el aire se limpie antes de entrar cantidad de gases no quemados en el escape que en el motor. A medida que el aire entra en el filtro salen por el tubo de escape en forma del humo negro. de aire, encuentra un anillo de platina plásticas. Cuando el motor alcanza una velocidad alta, la combus- Estas platinas rompen el flujo del aire y ocasionan tión mejora y la emisión de humos se reduce. que cualquier partícula pesada caiga al fondo de la carcasa. Esta es conocida como la primera etapa. El aire entonces continúa pasando a través del elemento desde afuera hacia adentro, filtrando el aire aun más antes de entrar en el motor. Figura. 50: Entrada de aire con indicador de restricción
  • 50. SECCIÓN 2 - Motor 41 Figura. 51: Otra vista de una entrada de aire con indicador de restricción El limitador de humos es influenciado por la presión del turbocargador permitiendo a la bomba de inyección suministrar más combustible. Algunos vehículos están equipados con un dispositivo de encendido en frío (QOS) que provee al motor con una cantidad extra de combustible cuando está arrancando, cuando el motor está frío y es difícil arrancar. El dispositivo de arranque en frío está en el limitador de humos. En los motores de Isuzu se cuenta con dispositivos de arranque en frío (QOS: Quick on start) eléctricos los cuales, por medio de bujías incandescentes, calientan la carga de aire antes del encendido en frío del motor permitiendo un encendido más fácil y rápido. Tubo de entrega Los tubos de entrega desde la bomba de inyección a los inyectores se fabrican de tubo de acero de alto espesor. Deben tolerar la alta presión y no expandirse, ya que esto perturbaría la precisión de la inyección. El
  • 51. 42 SECCIÓN 2 - Motor diámetro interior de los tubos se adapta cabalmente para cada tipo de motor. Inyector o toberas de inyección El inyector está montado firmemente en la culata de cilindros. Su objetivo es, bajo gran presión, inyectar combustible atomizado en la cámara de combustión. El extremo del inyector se proyecta un poco dentro de la cámara de combustión y absorbe mucho calor. Para ser capaz de conducir lejos ese calor, el inyector se envaina en un manguito de cobre. Algo del combustible que se suministra al la boquilla se fuga por la camisa de la tobera del inyector y la aguja para enfriar un poco y lubricar el inyector. El combustible sobrante se devuelve entonces al tanque de combustible a través de la línea de retorno. Figura. 52: Turbocargador Figura. 46: Trayectoria del combustible diesel TRAYECTORIA DEL COMBUSTIBLE DIESEL El combustible se saca del tanque de combustible (1) a través del aspirador del tanque (2) mediante la bomba de alimentación (3). Se bombea entonces hasta el filtro de combustible (4) y es enviado a la bomba de inyección (5). El combustible es ahora sometido a alta presión y se bombea por los tubos de entrega (6) a los inyectores (7). El combustible Figura. 53: Múltiple de admisión
  • 52. SECCIÓN 2 - Motor 43 sobrante se devuelve al tanque de combustible por medio de una línea de retorno. Figura. 54: Enfriador de carga de aire Figura. 55: Pre - calentador Figura. 56: Múltiple de escape
  • 53. 44 SECCIÓN 2 - Motor UNIDAD DE INYECCION ELECTRONICA Generalidades Hay siete componentes importantes que comprenden el sistema de la unidad de inyección de combustible elec- trónica. La diferencia más importante entre los dos tipos de inyección es que con la unidad de inyección elec- trónica, el combustible se suministra y la inyección real se controla en la unidad del inyector y no a la bomba de combustible como se anotó con el sistema mecánico. Bomba de combustible (1) La bomba de combustible se instala en el motor, y es conducida por un engranaje. El propósito principal de la bomba es mantener el flujo y la presión correcta a todos los inyectores electrónicos. Figura. 57: Regulador de presión de escape (freno de motor) Figura. 58: Tubo de escape y silenciador
  • 54. SECCIÓN 2 - Motor 45 1. Eje de levas 4. Balancín 2. Tapón 5. Válvula de control 3. Regulador de presión de escape 6. Tubo de aceite Unidad de control electrónica - ECM (4) Freno de compresión En algunos motores el ECM tiene dos funciones princi- Durante las carreras de compresión y combustión del pales. Una que es calentar el combustible antes de motor (operativas), el freno de compresión controla la entrar en los inyectores. Las válvulas de inyección se apertura de las válvulas de escape y crea una sobre ubican al dorso del ECM y a medida que combustible presión en la cámara de combustión, lo que a la vez fluye a través de los alabes, el calor producido por el tiene un efecto de frenado sobre el cigüeñal. ECM calienta el combustible y simultáneamente este enfría el ECM. La función principal del ECM es recibir El árbol de levas tiene dos lóbulos extras sobre cada impulsos desde el pedal del acelerador y un número perfil de leva de escape. La altura de levantamiento de determinado de sensores en el motor, interpretarlos, y los lóbulos extras es muy baja cuando se compara con los lóbulos normales de escape. Para permitir que los lóbulos extras abran las válvulas de escape, los balan- cines de escape se configuran de una manera que la holgura de válvulas puede reducirse durante la secuen- cia de frenado.
  • 55. 46 SECCIÓN 2 - Motor enviar entonces señales electrónicas a los inyectores unitarios electrónicos controlando cuándo y cuánto combustible debe ser inyectado en la cámara de com- bustión. Válvulas de rebose (5) y de retención (6) La válvula de retención (5) se ubica en el línea de ali- mentación de combustible desde el tanque de combus- tible. La función de esta válvula es impedir que el combustible que es vaciado fuera de las líneas vuelva al tanque de combustible. La válvula de rebose (6) está ubicada atrás de la culata y está atornillada en la gale- ría de combustible. La válvula de rebose mantiene una presión de combustible constante y uniforme en la gale- ría de combustible en la culata de cilindros. Esta presión asegura que los inyectores están constante- mente llenos con combustible. Inyectores unitarios electrónicos (7) Un motor tiene normalmente cuatro o seis inyectores unitarios electrónicos (EUI), uno para cada cilindro. Cada inyector electrónico es una combinación de bomba de inyección e inyector pero opera a una presión mucho más alta que un inyector normal. La Figura. 60: Interruptores del freno de motor fuerza de compresión del EUI se transfiere por medio de un balancín desde un lóbulo en el árbol de levas en la culata como se describió anteriormente. El inyec- tor unitario consiste de tres piezas importantes: • La parte de bomba que consiste de un cilindro y un émbolo, equivalente al elemento de bombeo en la bomba de inyección. Esta porción provee la fuerza mecánica para la boquilla de rocío. • La parte de inyector, con un cuerpo de tobera, resorte y aguja de tobera. La porción de inyector realmente forma la inyección de combustible en la cámara de combustión. • El alojamiento de la válvula, con una válvula de inyección de combustible controlada electromag- néticamente. El alojamiento de la válvula recibe las señales del ECM que controla la sincronización del combustible inyectado en la cámara Figura. 49: Esquema del flujo de combustible Flujo de combustible La bomba de alimentación (1) se monta sobre el plato del engranaje de distribución y es conducida por medio de un rebaje en el eje de la bomba desde los engranajes de distribución del motor. La bomba de ali- mentación recoge el combustible del tanque de com-
  • 56. SECCIÓN 2 - Motor 47 Figura. 61: Trayectoria del aire bustible (7) a través de la unidad de control Después de la combustión el aire en forma de gases de electrónica del sistema de combustible (ECM) (2). El escape, se mueve a través del múltiple de escape (6) combustible de retorno desde la culata de cilindros tam- al turbo (3), donde acelera el rotor de la turbina. bién se encamina por la bomba de alimentación. Una Después de dejar el turbocargador, continúa al regula- línea de purga (3) pasa desde el dorso de la bomba de dor de presión de escape (7), antes de alcanzar el alimentación al tanque de combustible, y está diseñada silenciador (8). De allí los gases de escape se emiten para proveer la purga continua del sistema. a la atmósfera. ADMISIÓN DE AIRE Y SISTEMA DE ESCAPE
  • 57. 48 SECCIÓN 2 - Motor ADMISIÓN DE AIRE El aire requerido para la combustión se induce a través Radiador del sistema de admisión de aire. El sistema de conduc- tos de entrada de aire variará dependiendo del tipo de El radiador reduce la temperatura del refrigerante que carrocería de cada vehículo. El aire entra a través de deja el motor en 40 °F. El radiador consiste de dos una persiana al frente del vehículo o por una rejilla en la depósitos conectados por el panal del radiador. parte superior de la cabina y pasa por un conducto Después de dejar el motor, el refrigerante entra en hasta el filtro de aire. tanque de refrigerante caliente normalmente arriba o al lado derecho del radiador. De allí el líquido se dis- tribuye a través del panal, que consiste de una multi- tud de tubos estrechos a través de los cuales pasa el aire. En el lado exterior del panal hay aletas que aumentan la superficie de contacto con la corriente de aire, y así, el efecto de enfriamiento se mejora. Después de que el refrigerante se ha enfriado en el panal, se recoge en el tanque inferior o de la izquierda, desde donde es sacado por la bomba de refrigerante hacia el motor. Figura. 62: Circuito de refrigeración
  • 58. SECCIÓN 2 - Motor 49 Indicador de restricción de aire Si el filtro se tapona por el mugre, el aire tendrá dificul- tad para pasar a través, esto significa que faltará oxí- geno cuando ocurra la combustión en el motor. Para controlar la condición del filtro de aire, se usa un indica- dor de restricción de aire. Este indicador mide el vacío en el tubo entre el filtro de aire y el motor. Los dos tipos más comunes de indicadores de restricción son el de tipo de pistón, que se monta normalmente sobre el panel cortafuegos; y, el de tipo de dial, que se instala en el panel de instrumentos. Figura. 63: Bomba de refrigerante - termostato cerrado Figura. 64: Bomba de refrigerante - termostato abierto
  • 59. 50 SECCIÓN 2 - Motor Turbocargador El turbocargador empuja más aire en los cilindros del que podría ser inducido por los pistones. Entre más aire pueda forzarse en los cilindros, mayor la cantidad de combustible que puede ser quemada. En consecuencia, la salida de potencia del motor puede aumentarse sin aumentar su desplazamiento. Como usted puede ver en la ilustración, el turbo es conducido por el flujo de los gases de escape. El beneficio de un turbo cargador de este tipo es que no se necesita nin- guna potencia extra del motor para operarlo. Los gases de escape conducen un rotor de turbina, que alcanza una muy alta velocidad. Al otro extremo del eje que sostiene el rotor de la tur- bina está el rotor de un compresor. Cuando el rotor del compresor acelera, fuerza aire dentro de los cilindros y logra una sobre presión. La combustión de un motor turbocargado es más eficiente que la de un motor de aspiración natural, haciendo su operación más económica. Esta combustión más eficiente también provee gases de escape más limpios y así reduce la contaminación. El turbo también sirve como un silencia- dor extra tanto en el lado de la admisión como en el de escape, y reduce apreciablemente el nivel de ruido del motor. Figura. 65: Ventiladores de refrigeración Múltiple de admisión El aire que va a los diversos cilindros se distribuye desde el múltiple de admisión. El múltiple está fabri- cado de fundición de aluminio y se ha diseñado para presentar la menor resistencia posible al aire. Figura. 66: Tanque auxiliar y sonda de bajo nivel
  • 60. SECCIÓN 2 - Motor 51 1. Manguera de ventilación del radiador 2. Manguera de ventilación del motor 3. Manguera superior del radiador (Salida del motor) 4. Manguera inferior del radiador (Entrada al motor) 5. Alojamiento del termostato 6. Línea de suministro del calefactor 7. Línea de retorno del calefactor 8. Válvula de control de calefactor 9. Panal del calefactor 10. Tanque de expansión 11. Sensor de bajo nivel de refrigerante 12. Colector de agua 13. Línea de relleno estático 14. Línea de desviación del motor (by-pass) 15. Bomba de agua 16. Radiador Enfriador de carga de aire (enfriador inter- medio - aftercooler) Cuando el aire pasa a través del turbocargador, se comprime y se torna más caliente. El aire calentado Es aquí también que las burbujas de aire que se contiene menos oxígeno por unidad de volumen. Esto han formado en el refrigerante se ventilan hacia contradice el principio de inyectar tanto oxígeno en la afuera. Algo del refrigerante caliente se conduce cámara de combustión como sea posible. En con- hasta un calefactor (9) que calienta la cabina. El secuencia, el aire tiene que pasar a través de un enfria- refrigerante se usa también para enfriar el aceite dor especial, que se ubica al frente del radiador de del motor. refrigerante normal. Cuando la temperatura del aire se reduce, una vez más contiene su cantidad normal de oxígeno. Esto provee un aumento en la salida del motor de cerca del 10-15%. El sistema que enfría el aire y aumenta la salida del motor de esta manera se llama pos enfriador.
  • 61. 52 SECCIÓN 2 - Motor Precalentador de arranque Cuando se pone el motor en funcionamiento en tiempo frío, antes de que alcance su temperatura de funciona- miento, el aire que entra en los cilindros está dema- siado frío. La combustión será entonces incompleta, y el motor emitirá mucho humo negro. Para evitar esto, hay precalentadores de arranque que se adaptan en el Otra manera de aumentar la velocidad del motor colector de admisión o se usan bujías incandescentes es con el acelerador de mano (2), que se controladas por sensores de temperatura o por tempori- conecta a la bomba de combustible con un zadores. cable. Con la ayuda del acelerador de mano el El elemento calentador alcanza una temperatura de motor puede fijarse a una velocidad deseada. 1292 °F y calienta el aire de entrada, haciendo que la Esta unidad puede usarse, por ejemplo, cuando combustión sea completa. el vehículo se equipa con un PTO que requiere que el motor opere a diversas velocidades.
  • 62. SECCIÓN 2 - Motor 53 Múltiple de escape de gobernador centrífugo en la bomba de inyección con un actuador electromagnético. Este actuador es contro- Después de la combustión en los cilindros, los gases de lado por una unidad de control electrónica (ECM) escape se fuerzan fuera hacia el colector de escape. Ya ubicada normalmente bajo el panel de instrumentos. que los gases tienen una temperatura muy alta cuando dejan el cilindro, el colector de escape se fabrica de un El ECM recibe e interpreta información electrónica material resistente al calor. De aquí los gases de sobre la condición de operación del vehículo desde los escape fluyen a través del colector de unión al turbo diversos sensores y contactos ubicados a lo largo del cargador. vehículo. Esta información se usa entonces para regu- Regulador de presión de escape (freno de lar el flujo de combustible desde la bomba de combusti- ble. motor) Antes de alcanzar su temperatura de funcionamiento, o cuando opera a una baja velocidad, la combustión es incompleta, y el motor emite gases de escape no proce- sados. Dejando pasar los gases de escape a través de un regulador de presión de escape, la emisión de gases de escape no quemados puede reducirse. El reg- ulador de presión de escape se fija al alo- jamiento de la turbina del turbocargador. Cuando se engancha, es influido por un pistón neumático (1) que, por medio de una placa (2), impide que los gases de escape alcancen el tubo de escape. Esto crea una contrapresión en el motor que, a su vez, acelera el calen- tamiento del motor. Esto permite una com- bustión más eficiente, y reduce la emisión de partículas no quemadas. El regulador de presión de escape se puede usar también como un freno de motor cuando se con- duce en bajada. Este es engranado por un interruptor de freno de motor en la cabina y cierra la emisión de gases de escape del motor. El motor frena y la velocidad del vehículo puede reducirse sin tener que utilizar los frenos de servicio. Tubo de escape (A) Los tubos de escape se fabri- can de lámina de metal grueso y tienen curvas amplias para facilitar el flujo de la emisión 1. Sensor de velocidad del vehículo de gases. 6. Pedal de embrague 11. Presión de la carga de aire 2. Interruptor de control de crucero (CC) 7. 12V, Suministro de potencia principal (TEC) 12. Regulador electrónico (gobernador) Silenciador (B) 3. Freno motor / crucero 8. Unidad de control (ECM) del EDC 13. Sensor de velocidad del motor 4. Pedal de acelerador 9. Temperatura refrigerante 14. Válvula de corte de combustible (solenoide) 5. silenciador ElPedal de freno debe producir muy poca resistenciade la carga de aire 10. Temperatura al 15. Velocidad del motor (auxiliar) flujo, y está disponible en un número grande de mode- Figura. 69: Componentes del EDC
  • 63. 54 SECCIÓN 2 - Motor los. El silenciador de absorción modera el ruido con una capa gruesa de fibra sintética alrededor de un tubo agujereado. Otro tipo es el silenciador de deflectores, en el que el escape pasa a través de un laberinto de deflectores.
  • 64. SECCIÓN 2 - Motor 55 Figura. 59: El freno de motor Freno de motor El freno de motor consiste de dos sistemas diferentes, el regulador de presión de escape (freno de motor), como se describió anteriormente, y el freno de compresión.
  • 65. SECCIÓN 2 - Motor 56 Sistema de control El freno de motor se conecta al pedal del acelerador y se activa cuando el pedal se suelta completamente, según la selección hecha con los interruptores en el tablero de instrumentos. Hay dos interruptores dobles de posición: 1. ENCENDIDO / APAGADO 2. Hl ( freno de compresión y freno motor simultáneos) / LO (freno motor únicamente)
  • 66. SECCIÓN 2 - Motor 57 LA TRAYECTORIA DEL AIRE El aire se induce a través de la entrada del aire (1) y pasa por el filtro de aire (2). Aquí el aire es purificado antes de que entre en el turbocargador (3). Desde el turbo continúa al enfriador intermedio (4). Cuando alcanza el múltiple de admisión (5) el aire se distribuye a los cilindros.
  • 67. SECCIÓN 2 - Motor 58 CIRCUITO DE REFRIGERACION Generalidades Una gran cantidad de energía desarrollada por la combustión se convierte en calor. Algo de este calor debe ser conducido lejos del motor, de otra manera el motor se recalentará. Esto es hecho por el sistema de refrigeración que conduce el calor sobrante que de otro modo dañaría el motor y el aceite lubricante. En general hay dos procedimientos de refrigeración del motor, o con aire o con líquido. Los motores Diesel se enfrían comúnmente con líquido. El líquido refrigerante comúnmente consiste de agua con un aditivo para impedir el congelamiento y la corrosión en el motor y el circuito de refrigeración.
  • 68. SECCIÓN 2 - Motor 59 Bomba de refrigerante (1) La bomba de refrigerante es conducida o por correas desde el frente del cigüeñal o, como en la ilustración, por uno de los engranajes de distribución. La bomba consiste de una carcasa en forma espiral en la que se coloca un rodete. Cuando el rodete, que está fijo sobre el eje de impulsión, comienza a girar, la bomba toma refrigerante desde el radiador. El refrigerante entra en la bomba por el centro del rodete y entonces, con la ayuda de la fuerza centrifuga, se prensa contra las paredes de la bomba, donde se sitúa la salida. Las bombas de este tipo se llaman bombas centríf- ugas. Termostato (2) Cuando el refrigerante deja la bomba de refrigerante y circula en el motor ha sido calentado más de 40 - 45 °F antes que vuelva al radiador. En algunos puntos del motor la temperatura apenas se afecta, pero en la vecindad de las cámaras de combustión alcanza rápidamente el punto de ebullición. Si el motor está funcionando adecuadamente debería tener una temperatura de funcionamiento de alrededor de 195 °F. Para ser capaz de mantener esta temper- atura relativamente constante en el motor, el refrigerante se hace fluir por uno o más termostatos, que se ubican al frente del bloque de cilindros. Los termostatos sienten la temperatura del refrigerante y permiten el paso de una mayor o menor cantidad al radia- dor. Si el refrigerante está frío, el termostato mantiene la entrada al radiador completamente cerrada y el refriger- ante retorna al motor por una línea de desviación. A medida que la temperatura aumenta el pasaje al radiador se abre gradualmente.
  • 69. SECCIÓN 2 - Motor 60 Ventilador de refrigeración Bajo ciertas condiciones el flujo de aire producido por el movimiento del vehículo no es suficiente para enfriar el refrig- erante. Por eso es que un ventilador de refrigeración ubicado detrás del radiador. Normalmente el ventilador es condu- cido por correas desde una polea del cigüeñal. Destacaremos tres tipos de estructuras de ventilador. El ventilador fijo (1) es la más frecuentemente usada en zonas más cálidas, está engranado todo el tiempo que el motor funciona. En zonas donde el ventilador solo debe ser enganchado por algún tiempo, se usan el ventilador controlado termostáti- camente (2) y/o una combinación de ventilador fijo y un ventilador con embrague operado por aire (3). El ventilador controlado termostáticamente siente la temperatura ambiente detrás del radiador y se engrana cuando la temperatura es demasiado alta. La combinación del ventilador fijo y un ventilador con embrague operado por aire es controlado por la temperatura del refrigerante. Hay una válvula de control de temperatura montada en la camisa de agua del motor. Cuando el refrigerante alcanza una cierta temperatura, la válvula abre, permitiendo que presión de aire engrane el embrague que gira el ventilador. Las dos ventajas principales del sistema de ventilador que no está engranado continuamente son que el motor es más silencioso mientras el ventilador no funciona y que como promedio, toma aproximadamente doce caballos de fuerza girar el ventilador, dependiendo de su tamaño y material. Tanque auxiliar y sonda de bajo nivel de refrigerante Cuando el refrigerante se calienta se expande. Para impedir que las mangueras entre el motor y el radiador se revi- enten, el exceso expandido se transfiere al tanque auxiliar. Este se ubica en el lugar más alto del sistema de refrig- eración y se fabrica comúnmente de plástico transparente, haciendo fácil ver si el nivel de refrigerante cae por debajo del nivel normal marcado. Cuando el motor está funcionando, se forman burbujas de aire en el refrigerante. Estas burbujas perturban la circu- lación del refrigerante y aumentan el riesgo de co-rrosión en el motor y el radiador. Cuando el refrigerante es forzado en el tanque auxiliar, las burbujas que lo acompañan escapan. La sonda de bajo nivel de refrigerante (2) está fija al tanque auxiliar. Cuando el nivel de refrigerante baja dema- siado, la sonda transmite una señal a la lámpara de advertencia en el tablero de instrumentos que entonces ilumina. Figura. 67: Trayectoria del refrigerante TRAYECTORIA DEL REFRIGERANTE La bomba de refrigerante (15) bombea el refrigerante al interior del motor. Cuando el motor se ha calentado hasta por encima de 195 °F los termostatos (5) se abren y dejan pasar el refrigerante. El refrigerante caliente pasa entonces a través del radiador (16) donde se enfría entre 40 - 45 °F. Después de dejar el radiador el refrigerante es aspirado otra vez por la bomba de refrigerante. Cuando el refrigerante se calienta se expande y para asegurar que hay espacio suficiente en el sistema de refrigeración, exceso se dirige al tanque auxiliar o de recuperación (10).
  • 70. SECCIÓN 2 - Motor 61 Figura. 68: Acelerador y control de parada CONTROLES DEL MOTOR EN LA CABINA Acelerador y control de parada Para poner el motor en funcionamiento el conductor gira la llave en el interruptor de arranque. Cuando el motor de arranque hace girar el volante en el motor, la compresión en los cilindros se incrementa, empieza la inyección de combustible y el motor arranca. Pisando el pedal del acelerador (1) el conductor aumenta el suministro de combus- tible a los inyectores, y el motor aumenta la velocidad y se torna más potente. CONTROL ELECTRONICO DEL MOTOR Muchos de los motores diesel de camiones en la actualidad son controlados electrónicamente, más bien que por medios mecánicos. Cada fabricante de motores tiene un nombre específico para su sistema de control. ISUZU tiene el sistema HEUI, VOLVO TD 122 y TD 123 usa el nombre EDC (Controla Electrónico Diesel), el VOLVO VE D12 usa el sistema VECTRO, mientras Cummins tiene el sistema CELECT, Caterpillar el PEEC y Detroit Diesel usa usa el DDEC. El sistema de Control Electrónico Diesel (EDC) (mostrado abajo) regula la cantidad de suministro de combustible al motor reemplazando el sistema mecánico
  • 71. SECCIÓN 2 - Motor 62
  • 72. SECCIÓN 3 - Electricidad 55 SECCIÓN 3 - Electricidad Figura. 1: Suministro de potencia y sistema de arranque GENERALIDADES El sistema eléctrico en un vehículo se divide en un • El sistema de alambrados conduce la corri- número de sub - sistemas: el suministro de potencia, el ente desde su fuente hasta los componentes arranque, los alambrados, la iluminación, los instrumen- eléctricos. Consta de cables, fusibles, interrup- tos y otros equipos. Cada uno de estos sistemas con- tores y relés. siste de un número de componentes usados para diferentes propósitos. • La instrumentación mantiene al conductor informado de la condición predominante del • El sistema de suministro de potencia propor- vehículo. Esta información es suministrada por ciona a los diversos consumidores con la potencia. medidores, lámparas de control y señales de El sistema consta de un alternador, la batería y el advertencia acústicas. relé de carga. • Otros equipos consisten de componentes que • El sistema de arranque consiste del motor de no están incluidos en los sistemas anterior- arranque y la batería. Su propósito es convertir mente mencionados, tales como limpiaparabri- energía eléctrica en operación mecánica para girar sas, bocina y espejos retrovisores el volante y el cigüeñal. eléctricamente calentados. • El sistema de iluminación incluye las lámparas principales y lámparas de diferentes tipos. La com- posición del equipo de iluminación es dictada por las regulaciones vigentes del país donde opera.
  • 73. 56 SECCIÓN 3 - Electricidad POTENCIA Y SISTEMA DE ARRANQUE Alternador, generalidades El alternador, que es conducido por el motor, convierte la operación mecánica en energía eléctrica. La energía eléctrica se usa para cargar las baterías y suministrar energía a los diversos componentes del vehículo. La corriente alterna (CA) en el alternador es generada por un campo magnético que gira (rotor) induciendo corriente en una bobina estacionaria (estator). La corri- ente alterna inducida se convierte a corriente directa con la ayuda de un rectificador para permitir su uso en el sistema eléctrico del vehículo. Figura. 2: El alternador (CA) Composición de un alternador El alternador está contenido en una carcasa de dos mitades llamadas cápsulas de rodamientos. Hay un rodamiento en cada cápsula de rodamiento en que el rotor (1) está soportado. El rodamiento en la cápsula delantera de rodamiento (2) se llama el rodamiento impulsor (3). El otro rodamiento se llama el rodamiento de anillo arrastrado (4) y se ubica en la cápsula de rodamiento trasero (5). Los diodos recti- ficadores (6) se ubican en la cápsula de rodamiento trasera y la placa de enfriamiento (7). La corriente magnética al rotor se conduce por medio de las esco- billas de carbón (8) y los anillos de arrastre (9). La corriente de carga desde el devanando del estator (10) pasa a través de la conexión (11) a los consumi- dores y a las baterías. Una polea (12) y un ventilador de refrigeración (13) para conducir y enfriar el alterna- dor están fijos a su extremo delantero. Figura. 3: Composición de alternador
  • 74. SECCIÓN 3 - Electricidad 57 Operación de un alternador En general, un alternador consiste de tres unidades, el rotor (1), el estator (2), y el rectificador (3), que gene- ran y rectifican la corriente en el alternador. El rotor, la unidad móvil, se compone de polos magnéti- cos, un núcleo magnético, arrollamientos magnetizados y anillos de arrastre. El estator, que se ubica entre las cápsulas de rodamiento, está compuesto por tres deva- nados de estator, que están aislados del estator. El rec- tificador se compone de un número de diodos que convierten la corriente alterna, generada en el estator, en corriente directa. Cuando el motor arranca y el rotor comienza a girar, el campo magnético del rotor se mueve para que pase entre los arrollamientos del estator. Así, se genera la corriente alterna en los arrollamientos del estator. Como los diversos consumidores en el vehículo pueden operar únicamente con corriente directa, la corriente alterna generada en el estator debe rectificarse con la ayuda de los diodos del rectificador. La corriente entonces fluye desde el rectificador a los consumi- dores (5) y la batería (6). Figura. 4: Operación de alterandor
  • 75. 58 SECCIÓN 3 - Electricidad Batería La batería es el depósito de almacenamiento del sistema eléctrico. Cuando el motor opera y el alternador carga, se generada más corriente que la que se usa en el vehículo. La corriente sobrante se transfiere a la batería manteniéndola totalmente cargada. La corriente sobrante se regula con la ayuda del regulador de ten- sión. El recipiente de la batería (1) está hecho de plástico o caucho duro. El recipiente se divide en un número de vasos. Conectando los lados positivos de estos vasos con los lados negativos da un voltaje más alto. La batería tiene seis vasos (2) y cada vaso suministra dos voltios. Cada vaso contiene un número de placas de óxido de plomo (3) permaneciendo en orden gracias a un espa- ciador aislante (4) entre ellos. La batería se llena con una mezcla de agua destilada y ácido sulfúrico. La reacción química que se presenta entre el óxido de plomo y el ácido sulfúrico hace posible almacenar carga eléctrica. La batería tiene dos terminales de polo (5), uno posi- tivo y el otro negativo, a los que se conectan los cables. El terminal positivo es ligeramente más grande que el negativo, y se marca comúnmente con un color rojo o un signo más (+). El terminal negativo se marca común- mente con una marca azul o un signo menos (-). Figura. 5: Batería SISTEMA DE ARRANQUE Motor de arranque El motor de arranque es un motor eléctrico poderoso que convierte energía eléctrica en operación mecánica. Gira el volante y el cigüeñal para hacer arrancar el motor. Cuando el motor arranca, el motor de arranque es desengranado automáticamente. Figura. 6: Motor de arranque
  • 76. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 59 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión GENERALIDADES La expresión tren de propulsión cubre el embrague, la El eje de impulsión (4) transmite la potencia desde transmisión, el eje de impulsión (cardán) y el eje tra- la transmisión al eje trasero. sero. Estos componentes transmiten la potencia del El eje trasero (5) dobla la dirección de la potencia motor a las ruedas de impulso. 90° por medio de engranajes helicoidales y lo El propósito del embrague (2) es desenganchar la entrega a las ruedas de impulso. Se usan diferentes potencia del motor (1) del resto del tren de propulsión. relaciones de eje trasero para adaptar los vehículos Desenganchar el motor le da al conductor la capacidad a sus diferentes condiciones de operación. de poner el motor en funcionamiento y detener el La reducción de cubo (opcional) (6) hace una vehículo con el tren de propulsión desengranado. reducción adicional en la potencia de las ruedas de La transmisión (3) hace las conversiones necesarias a impulso para reducir tensiones en resto del tren de la potencia impulsora transmitida desde el motor a las propulsión. ruedas de impulso con la ayuda de diversas relaciones Grandes demandas son puestas sobre los compo- de cambio, que van desde la marcha de primera o baja nentes del tren de propulsión ya que ellos suminis- (que proporciona un gran esfuerzo de tracción y baja tran al vehículo con gran potencia de arranque y velocidad) a la marcha directa o aún sobremarcha (que con velocidad alta. Por lo tanto, es imperioso que proporciona bajo esfuerzo de tracción y alta velocidad). ellos se acoplen unos con otros perfectamente. Figura. 1: Tren de potencia
  • 77. 60 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión EMBRAGUE Generalidades El propósito del tren de propulsión es transmitir poten- cia desde el motor a las ruedas de impulso. Sin embargo, a veces el motor debe funcionar sin que las ruedas de impulso sean afectadas. Por ejemplo, cuando el vehículo tiene que ser detenido o arrancado en un semáforo, o cuando el conductor tiene que cam- biar de marchas. En tales casos, el tren de propulsión tiene que ser desenganchado del motor. El desembrague entre el motor es alcanzado con el embrague, y se llama desembragado. Figura. 2: Embrague
  • 78. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 61 EMBRAGUE MECANICO Generalidades El embrague mecánico consiste de un disco de presión que prensa un disco contra el volante. Existen embragues de discos sencillos y de discos dobles. Cuando el embrague tiene dos discos (un embrague de discos dobles), hay una placa intermedia (4) adaptada entre los discos. Normalmente el rodamiento de liberación es parte del conjunto del plato de presión en el embrague de discos dobles. Este diseño se llama frecuentemente embrague “de tracción” porque la horquilla de liberación tira del rodamiento de liberación para desenganchar el embrague. El conjunto de disco de embrague sencillo es típica- mente del tipo de “empuje”, que significa que el rodamiento de liberación empuja contra el plato de Figura. 3: Discos dobles típicos (embrague presión (1). Comúnmente, para desenganchar el tipo tracción) embrague con el embrague de tipo de empuje, el rodamiento de liberación no es parte del conjunto del plato de presión como en el tipo de tracción. Plato de presión (prensa) Cuando el vehículo está moviéndose los discos (2) están prensados estrechamente contra el volante (3) mediante el plato de presión (1). El plato de presión, que es un fuerte anillo de acero, consigue su presión contra los discos ya sea con resortes helicoidales o con resortes de diafragma. Cuando el pedal de embrague se pisa el rodamiento de liberación libera la presión del resorte en el plato de presión. El disco es entonces desenganchado. En consecuencia, la transmisión no recibe más potencia del motor y el flujo de potencia se detiene. Los discos Figura. 4: Disco sencillo típico (embrague tipo El disco consiste de una placa de acero elástico con empuje) cubiertas de material de fricción orgánico o cerámico en ambas caras. El disco transmite la potencia de impulso del motor a la transmisión con la ayuda del rozamiento. Los forros se fabrican de un material resistente a la temperatura para asegurar que puedan resistir la alta temperatura que se genera durante el uso. En el centro del disco hay un agujero con estrías a través del cual pasa el eje primario o eje de entrada de la transmisión. Hay un número de resortes alrededor del centro del disco que moderan las vibraciones en el tren de accio- namiento. Cuando el disco gira, gira el eje primario de transmisión transmitiendo así potencia a la transmisión. Figura. 5: Discos engranados - Discos desengra- nados (embrague tipo tracción)
  • 79. 62 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión VARILLAJE DE EMBRAGUE Los tipos más comunes de sistemas de liberación del embrague son el de liberación mecánica, el que tiene ayuda hidráulica y el ayudado por aire. OPERACIÓN DEL EMBRAGUE AYUDADO POR AIRE Pedal de embrague y cilindro maestro El desembrague se realiza con el pedal de embrague (1). Cuando el pedal de embrague se pisa, una varilla de empuje actúa sobre un cilindro hidráulico, el cilindro maestro (2), que está lleno del fluido hidráulico. El fluido hidráulico llega desde un depósito (A) ubicado arriba del pedal de embrague. La varilla de empuje influye sobre un pistón, que está ubicado abajo del cilindro y aumenta la presión hidráu- lica. Esta presión se transmite entonces a través de un tubo de acero y una manguera blindada al servo de embrague (3) (cilindro esclavo). Figura. 6: Pedal de embrague en posición neutra Servo de embrague El servo de embrague, que se ubica generalmente en el exterior de la transmisión, convierte la presión prove- niente del cilindro maestro en movimiento mecánico. Esta conversión tiene lugar cuando la presión hidráulica del cilindro maestro alcanza el vástago del émbolo y una válvula de control (4) en el servo de embrague. Cuando la válvula de guía es comprimida por la presión hidráulica, abre un pasaje de aire comprimido para desplazar al servo de embrague. El aire a presión fuerza un pistón (5), que está fijo al vástago del émbolo, hacia adelante tomando el vástago del émbolo con él, y transmite el movimiento a una palanca (6). Figura. 7: Pedal de embrague oprimido
  • 80. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 63 Figura. 8: Varillaje de embrague Liberación mecánica del embrague El desembrague se realiza empujando el pedal de La palanca de relevo está montada al panel paralla- embrague (1), que está pivotado debajo del panel de mas con un soporte de relevo (4). El movimiento instrumentos y se extiende a través del panel paralla- se transfiere desde la palanca de relevo a través de mas. El conjunto de la varilla vertical (2) se conecta a la biela horizontal (5) a la palanca de liberación un extremo del pedal y a la palanca de relevo (3). del embrague (6). Cuando se mueve la palanca de liberación, trans- fiere el movimiento a través de los ejes de la horquilla de liberación (7), y a la horquilla de liberación (8) que hace contacto con el rodamiento de liberación del embrague.
  • 81. 64 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión CARCASA DEL EMBRAGUE La carcasa del embrague, que está junto a la carcasa del volante, contiene el embrague e incluye la sección delantera de la transmisión. Figura. 9: Carcasa del embrague PALANCA Y EJE DE LIBERACIÓN El movimiento del embrague se transmite desde la palanca (1) al eje de liberación (2). HORQUILLA Y RODAMIENTO DE LIBERACION Figura. 10: Palanca y eje de liberación La horquilla de liberación (1) mantiene al rodamiento de liberación (2) en su lugar con la ayuda de dos uñas que deslizan en una ranura en la tapa del rodamiento de liberación. El rodamiento de liberación es un rodamiento de rodi- llos. Su sección interior gira siempre con el plato de presión mientras su sección exterior, que está en con- tacto con la horquilla de liberación, no se mueve. En un embrague de tipo de tracción el plato es li- berado cuando el rodamiento liberación tira de un número de resortes de diafragma con él. Para desenganchar el plato en un embrague de empuje, el rodamiento de liberación presiona contra el resorte helicoidal o la palanca de embrague se presiona sobre el disco de presión cuando se pisa el pedal de embrague. Figura. 11: Liberación de embrague tipo tracción
  • 82. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 65 TRANSMISION Generalidades El motor opera a su rendimiento pico y en la forma más económica dentro de un rango limitado de velocidades del motor. Si el cigüeñal del motor se conectara directa- mente a las ruedas de impulso la velocidad del vehículo no variaría más de 4 - 5 MPH (6 - 8 Km/h) desde la velocidad de ralentí del motor hasta su máxima velocidad. Las variaciones en el torque también serían despreciables. Para lograr grandes variaciones en la velocidad y el torque, engranajes de diferentes tamaños se entrelazan dentro de la transmisión. Hay dos tipos básicos de transmisión: La caja de cambios manual que permite al conductor seleccionar cada marcha que va a ser engranada. La caja de velocidades automática permite al conduc- tor seleccionar un programa cambios de marcha y las marchas se cambian automáticamente. Figura. 12: Caja de cambios manual Figura. 13: Caja de velocidades automática
  • 83. 66 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión Los fabricantes de transmisiones Ilustradas aparecen cinco transmisiones usualmente usadas: Figura. 16: Spicer Figura. 14: VOLVO Figura. 17: Rockwell Figura. 15: Eaton Fuller Figura. 18: Allison
  • 84. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 67 CAJA DE CAMBIOS MANUAL Generalidades La mayoría de camiones se equipan con una caja de cambios manual. El torque se transmite desde el motor al eje primario de la transmisión, y de allí al eje interme- dio o contra eje. Desde el contra eje la potencia se transmite al eje principal y a través del eje de salida al eje de accionamiento o cardán. Ya que el tamaño de los engranajes varía, la magnitud de la relación depende de qué engranaje (1) está engranado con el eje intermedio. Los dispositivos sincronizadores (2) se usan en algu- nas transmisiones para adaptar la velocidad de las rue- das dentadas a la del eje principal, lo que hace los cambios más fáciles. Figura. 19: Caja de cambios manual Engranajes Cuando los engranajes están engranados transmiten la potencia de un eje a otro. Una relación mayor o menor se obtiene dependiendo del número de dientes de los engranajes que engranan. Si un engranaje pequeño conduce uno grande se logra un torque mayor, pero a una baja velocidad. Si un engranaje grande conduce a uno pequeño se obtiene un torque más pequeño, pero a una velocidad mayor. Los engranajes helicoidales consiguen una mayor superficie de engranaje y una operación más silenciosa que aquellos con dientes rectos. Figura. 20: Engranajes rectos - Engranajes helicoidales
  • 85. 68 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión Sincronización El rozamiento que se crea en el cono de sincroniza- ción adapta la velocidad entre el manguito de guía y Algunas transmisiones para camión son sincronizadas. el anillo de engranaje. Cuando ellos han logrado la El objeto de la sincronización es adaptar la velocidad misma velocidad el manguito de engranaje puede entre el eje principal y los engranajes engranados en el engranar con el anillo de engranaje. eje principal cuando se selecciona una nueva marcha. Ya que los engranajes sobre el eje principal giran libre- El engranaje se engrana entonces con el eje princi- mente y engranan con sus correspondientes pal, por medio del manguito de guía, y puede trans- engranajes en el eje intermedio, hay una diferencia mitir la potencia del motor a las ruedas de impulso entre la velocidad del eje principal y la de los por medio del eje de salida. engranajes. La transmisión está equipada con un número de unidades de sincronización. La unidad de sincronización se compone de un man- guito de guía (1) que se conecta con estrías al eje prin- cipal. El manguito de engranaje (2) se engrana alrededor el manguito de guía. Su propósito, con la asistencia de la unidad selectora, es mover el manguito de guía hacia el cono de sincronización (3) y conectar el manguito de guía al anillo de engranaje (4). El anillo de engranaje se engrana con el engranaje (5) y gira con él. Cuando un engranaje se engancha el cono de sincroni- zación es presionado entre el manguito de guía y el anillo de engranaje por el manguito de engranaje. Figura. 21: Engranaje sincronizado Figura. 22: Posiciones del engranaje sincronizado
  • 86. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 69 EJE DE IMPULSION, CARDÁN Generalidades El eje de impulsión (1) transmite la potencia de impulso desde la transmisión al eje trasero. La longitud del eje de impulsión puede variar dependiendo de la longitud de la distancia entre ejes del vehículo. Si el vehículo tiene más de un eje de impulsión se usa un apoyo (en el centro), el rodamiento de soporte (2) para suspender los ejes de impulsión de uno de los travesaños del vehículo. Si el vehículo se equipa con dos ejes traseros, la potencia entre los dos ejes es transferida por un eje de impulsión de reenvío corto. El eje de impulsión está equipado con juntas cardán (3) para hacerlo flexible con respecto a la transmisión y al eje trasero. Figura. 45: Eje de impulsión Eje de impulsión El eje de impulsión está hecho de acero tubular fuerte, que se ha diseñado para resistir el máximo torque que pueda transmitirse al eje trasero. Está fijo a las bridas de acoplamiento en la transmisión y en el eje trasero. Ya que el movimiento del eje trasero ocasiona que la distancia entre la transmisión y el eje trasero varíe, el eje de impulsión se empalma con un yugo deslizante (1) para amortiguar el movimiento. Además, el eje de impulsión debe balancearse para eliminar vibraciones a alta velocidad. Figura. 46: Yugo deslizante
  • 87. 70 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión La junta cardán – Unión universal La junta cardán, permite al eje de impulsión girar a los diversos ángulos ocasionados por el movimiento entre la transmisión y el eje trasero. El eje de impulsión está equipado con una junta cardán a cada extremo o en cada empalme, si el vehículo tiene más de un eje de impulsión. La junta cardán consiste de una cruceta de acero (1) el muñón fijo sobre rodamientos de agujas (2) entre el eje de impulsión y las horquillas de la brida de acoplamiento (3). Figura. 47: Junta cardán El rodamiento de apoyo (centro) Cuando un vehículo está equipado con más de un eje de impulsión, se usa un rodamiento de apoyo (central) para orientar y soportar los ejes de impulsión. Consiste de un rodamiento de bolas, muy frecuentemente “sella- do” ubicado en una cubierta de caucho. La cubierta de caucho está diseñada para permitir su instalación a un travesaño. Figura. 48: Rodamiento de apoyo
  • 88. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 71 EJE TRASERO Generalidades Eje sencillo La tarea principal del eje trasero es transmitir la poten- El eje sencillo consiste de cuatro componentes cia de tracción desde el motor a las ruedas de impulso. importantes: la carcasa del eje (1), dos semiejes Las dos configuraciones más populares de ejes trase- (2), el conjunto del portado (3), y el bloqueo de ros usadas en los camiones de hoy son el eje sencillo y diferencial (4). el eje tándem, que consiste de dos de ejes traseros conectados por un eje de impulsión de reenvío. La configuración de eje sencillo se usa normalmente en las aplicaciones de trabajo liviano de carga sobre car- reteras. La configuración de eje en tándem se usa primordial- mente para las aplicaciones de carga pesada, en y fuera de carretera. Figura. 49: Eje trasero sencillo y bloqueo de diferencial
  • 89. 72 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión Piñón El piñón es el eje primario o de entrada del eje trasero. Está apoyado en dos rodamientos de rodillos cónicos al frente y en un rodamiento de rodillos rectos atrás. El rodamiento trasero mantiene el piñón en su lugar con respecto a la corona sinfín. Figura. 52: Piñón Corona sinfín La potencia de tracción se transmite desde el piñón a la corona sinfín, que está acoplada a la carcasa del dife- rencial. Ya que el piñón y la corona sinfín giran a un ángulo de 90° el uno con la otra, la potencia de tracción puede transmitirse a las ruedas de impulso por medio de los semiejes de impulsión. Figura. 53: Corona sinfín Conjunto de crucetas del diferencial La cruceta de los satélites del diferencial adapta la velocidad de las ruedas de impulso mientras mantiene la potencia total de tracción. Adaptar la velocidad de las ruedas de impulso es necesario porque cuando se cruza, la rueda de afuera tiene un camino más largo para recorrer que la rueda interior, lo que significa que tiene que girar más rápidamente. La cruceta de los satélites del diferencial está ubicada en la carcasa del diferencial y consta de cuatro pequeños engranajes, los engranajes de la cruceta de satélites del diferencial (1), que están soportados sobre una cruceta. Estos piñones engranan con dos piñones planetarios del diferencial (2), que corren con los dos semi ejes independientes. Cuando el vehículo avanza hacia adelante los piñones laterales del diferencial están estacionarios y las ruedas de impulso tienen la misma velocidad. Pero cuando se gira en una curva la rueda interior se desacelera, y los piñones comienzan a girar sobre la junta cardán. Por causa de la rotación, la reducción de velocidad se toma de la rueda interior y es transferida a la rueda de afuera, que entonces acelera. Figura. 54: Conjunto de cruceta de los satélites del diferencial
  • 90. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 73 Semiejes - Palieres Los palieres son la pieza de la transmisión sometida a las más grandes tensiones. Los semi ejes están fabri- cados de acero templado doblemente. Tienen que ser tan duros y elásticos que pueden torcerse aproximada- mente una vuelta entera antes de que se rompan. El extremo interior del eje se equipa con estrías que le permiten engranar con los piñones planetarios del dife- rencial. Su extremo exterior tiene un plato con agujeros para los espárragos de rueda. Figura. 55: Semi eje - Palier Bloqueo de diferencial Si una de las ruedas de impulso desliza, sobre una superficie congelada por ejemplo, el diferencial puede ser desactivado bloqueando ambos semi ejes juntos con un bloqueo de diferencial. El bloqueo de diferencial consiste de un engranaje de corona (1) que se fija a la derecha de la carcasa del diferencial y un engranaje de corona deslizante (2) para el eje derecho. Cuando el conductor quiere engra- nar el bloqueo de diferencial, él o ella oprimen el in- terruptor de bloqueo del diferencial sobre el tablero de instrumentos. El interruptor controla una válvula solenoide que trans- fiere aire al diafragma en el eje trasero. El diafragma (3) empuja un manguito (4) conectado a una horquilla de cambio (5) que mueve la brida de acoplamiento del eje hacia la brida en la carcasa del diferencial. Cuando las dos bridas de acoplamiento engranan, el diferencial es forzado a conducir ambos semiejes simul- táneamente. Cuando el bloqueo de diferencial se engrana, un interruptor (6) se cierra e ilumina la lám- para de advertencia del bloqueo de diferencial en el tablero de instrumentos Figura. 56: Bloqueo de diferencial
  • 91. 74 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión Figura. 57: conjunto de eje trasero EJE EN TANDEM Generalidades El conjunto del eje trasero delantero consiste de seis componentes importantes: la carcasa del eje la configuración de eje en tándem consiste de dos con- (1), los palieres (2), el conjunto del transportador juntos de eje: la unidad trasera delantera y la unidad (3), el bloqueo de diferencial (4), el eje pasante (5) trasera trasera. (también llamado eje de salida), y el bloqueo de En muchas aplicaciones, la unidad trasera trasera es la diferencial entre ejes (6). La carcasa del eje, el blo- misma usada en la configuración de eje sencillo. queo del diferencial, y los palieres son como se describieron anteriormente para el eje sencillo.
  • 92. SECCIÓN 4 - Tren de propulsión 75 El transportador del eje trasero delantero (3), como se muestra en la figura, es diferente en su diseño ya que no solamente transfiere potencia a las ruedas, sino que también transmite la rotación desde el portador delantero a la unidad de portador trasera. El conjunto del portador delantero opera sobre el mismo principio que el transportador de eje sencillo. El movimiento se transfiere a las ruedas por medio del piñón, la corona sinfín, y el conjunto de cruceta de los satélites del difer- encial. El movimiento se transfiere desde el eje trasero delantero al eje trasero trasero por medio del conjunto de diferencial entre ejes (3), (también conocido como el divisor de potencia). Esta unidad se incorpora en el conjunto del portador delantero. El propósito del difer- encial entre ejes es, no solamente transferir movimiento al diferencial trasero, sino también dividir el torque Figura. 58: Sección diferencial del conjunto de igualmente entre las unidades delantera y trasera, per- portador delantero mitiendo así a cualquier piñón de ataque aumentar o bajar su velocidad. El diferencial de reenvío o entre ejes se diseña y opera como un diferencial corriente, por lo tanto disminuye el desgaste de llantas, aumentando al máximo la maniobrabilidad (habilidad de dirección), y reduciendo la resistencia de rodadura. El eje pasante (5) transfiere el torque y el movimiento desde el eje trasero delantero al eje de impulsión entre ejes que se conecta al conjunto del portador trasero tra- sero. El eje pasante es estriado en ambos extremos. Un extremo se introduce a través de un agujero en la parte trasera de la carcasa del eje trasero delantero, y las estrías se engranan en el portador del engranaje de cruceta de los satélites del diferencial. Una brida se instala sobre el extremo opuesto del eje pasante lo que permite la unión del eje de propulsión del intereje. El eje pasante está apoyado por rodamientos ubicados en la apertura al dorso de la carcasa. Un anillo retenedor de Figura. 59: Sección de diferencial de reen- aceite, conocido usualmente como sello de salida, se vío del portador delantero usa también en esta zona para impedir la fuga de aceite.
  • 93. 76 SECCIÓN 4 - Tren de propulsión
  • 94. SECCIÓN 5 - Sistema de aire 77 SECCIÓN 5 - Sistema de aire GENERALIDADES El desarrollo del sistema de frenos En los camiones de los primeros años el sistema de frenos era puramente mecánico y muy frecuentemente eran únicamente las ruedas de tracción las que se equi- paban con frenos. Con un sistema de freno mecánico, la fuerza de frenando se transmite desde el pedal de freno a los frenos de rueda a través de un sistema de tirantes y cables. El movimiento del vehículo sobre ca- minos desiguales alteraba los ajustes de los tirantes y cables y en consecuencia, era sumamente difícil lograr un frenando uniforme. El desarrollo continuó con la introducción de frenos en las cuatro ruedas, pero estos frenos eran todavía mecánicos. Aun el freno de estacionamiento permaneció mecánico en los 1950's. Se construía de tal suerte que una zapa- ta de freno se acomodaba alrededor de un tambor que estaba fijo sobre el eje de impulsión. Esta construcción era riesgosa cuando el vehículo se estacionaba sobre una superficie resbaladiza, porque el diferencial podía cancelar el efecto de frenado, y el vehículo podía comenzar a rodar. Figura. 1: Sistema de frenos inicial Sistema de freno hidráulico Como el desarrollo continuó, se usó líquido para trans- mitir la fuerza de frenando desde el pedal de freno a los frenos de rueda. Este sistema se llama un sistema de freno hidráulico. Simplemente, la función del sistema hidráulico de frenos es que el pedal de freno de pie actúa un pistón en un cilindro. El pistón empuja el fluido hidráulico, por tubos, a los cilindros de freno de rueda. Dos pistones en los cilindros de freno de rueda presio- nan las zapatas de freno contra el interior del tambor de freno, y el rozamiento que se causa hace que las rue- das se detengan. Figura. 2: Freno hidráulico
  • 95. 78 SECCIÓN 5 - Sistema de aire Sistema de frenos hidráulicos con asistencia de vacío A medida que pasó el tiempo la capacidad de carga de los camiones y los autobuses aumentó. Los vehículos se hicieron más pesados y requirieron mayores fuerzas de frenando para hacerlos reducir su velocidad y parar. Una manera de aumentar la fuerza de frenado fue tomar el vacío del colector de admisión y usarlo para influir sobre un pistón en un servofreno (booster) (1). Desde el servo de freno la fuerza de frenando se trans- mite hidráulicamente a los cilindros de freno de rueda por medio del cilindro maestro. Posteriormente, para conseguir aun más capacidad del servo de freno, se montó una bomba de vacío para reemplazar el vacío del motor. Este es el caso de los camiones de la serie N*R. Este sistema se llama sistema de frenos de vacío sobre hidráulico. Figura. 3: Sistema de frenos hidráulicos con asistencia de vacío Frenos de aire ayudados hidráulicamente En vez del usar vacío que limita la producción de sufi- ciente fuerza de frenando, muchos camiones de trabajo liviano y mediano están equipados con diferentes tipos de sistemas hidráulicos de aire comprimido. En siste- mas de este tipo, se usa aire a presión para empujar el líquido de frenos desde los cilindros del servo del freno a los frenos de rueda. Figura. 4: Frenos de aire ayudados hidráulicamente Frenos completamente de aire Los frenos de aire se han usado ya por bastante tiempo en autobuses y camiones pesados. En un freno com- pletamente de aire, aire a presión va hasta los frenos de rueda sin líquido de frenos. Figura. 5: Frenos completamente de aire
  • 96. SECCIÓN 5 - Sistema de aire 79 FRENOS COMPLETAMENTE DE AIRE Generalidades El sistema de frenos de aire puede dividirse en tres sub-sistemas importantes. El sistema de alimentación provee el circuito de frenos con la cantidad requerida de aire a presión. El sistema operativo comprende los frenos de pedal operados por el pedal de freno de pie, y el freno de estacionamiento operado por el control de mano del freno de estacionamiento. Los vehículos usados para tractores se equipan también con frenos de remolque operados también por la válvula de pie y un control manual separado. Figura. 6: Sistema de alimentación Por razones de seguridad, los frenos de servicio se dividen en dos sistemas de frenos individuales: los circuitos de freno de las ruedas delanteras y de las ruedas traseras. Si uno de los sistemas de freno de servicio falla, debido por ejemplo a una fuga de aire, entonces el otro sistema de freno de servicio todavía será capaz de frenar el vehículo. El sistema mecánico convierte la energía neumática en movimiento mecánico en las cámaras de freno de rueda. Figura. 7: Sistema operativo Figura. 8: Sistema mecánico
  • 97. 80 SECCIÓN 5 - Sistema de aire SISTEMA DE ALIMENTACIÓN Compresor El compresor es el componente productor de aire en el sistema de alimentación. Se compone de una bomba de uno o dos cilindros y es conducida por uno de los engranajes del motor. Cuando el motor funciona, la rotación del engranaje de mando (1) se transmite a un cigüeñal (2) en el compre- sor, que mueve los pistones (3) arriba y abajo. Cuando el pistón desciende, se forma un vacío en el cilindro y la válvula de admisión abre. El compresor pone aire en el cilindro a través de una admisión de aire (4). Cuando el pistón sube, el aire en el cilindro se com- prime y se cierra la válvula de admisión. Cuando el aire en el cilindro alcanza una presión predeterminada, la válvula de descarga en la cabeza del cilindro se abre y el aire a presión se mueve fuera ya sea a través de la salida del compresor (7) al depósito húmedo, o a través del secador de aire al depósito húmedo. El com- presor se enfría y es lubricado por el refrigerante y el aceite lubricante del motor. Figura. 9: Compresor Gobernador de presión El gobernador de presión controla la carga del com- presor sintiendo la presión de aire en el primer tanque de aire del sistema, el tanque húmedo. El compresor carga el sistema de aire comprimido hasta que se alcance una presión de operación prede- terminada [130 PSI (897 kPa)]. Cuando se alcanza esta presión, el mecanismo de descarga del compresor envía una señal de aire desde el gobernador para hacer detener la carga. Cuando la presión de operación en el sistema ha bajado a aproximadamente 90 PSI (621 kPa), la señal de aire desde el regulador de presión cesa y el compresor comienza a cargar nuevamente. Si el sistema de alimentación se equipa con un secador de aire, el gobernador opera la válvula de drenaje en el secador haciéndolo abrir o cerrar con las presiones de operación más altas o más bajas. Figura. 10: Gobernador de presión
  • 98. SECCIÓN 5 - Sistema de aire 81 Secador de aire El secador de aire se ubica entre el compresor y el tanque húmedo, y separa la condensación y la suciedad del aire al dejarlo pasar a través de un dispos- itivo que contiene un agente secador. El aire pasa a través del secador antes anterioridad a su viaje a los tanques de reserva de aire para prevenir el conge- lamiento de la tubería de aire comprimido y la corrosión del sistema. Figura. 11: Secador de aire Tanques de aire Los tanques de aire proveen una zona de almace- namiento para el volumen de aire a presión usado en el circuito de frenos del vehículo. La mayoría de los circuitos de frenos usan por lo menos tres tanques de aire. Estos tanques son conocidos como tanque de alimentación (tanque húmedo), tanque primario (Tanque A), y tanque secundario (tanque B). El tanque de alimentación (tanque húmedo) es el primer tanque en el sistema después del compresor de aire. Ayuda a atrapar la humedad ocasionada por la con- densación, y la expulsa del sistema a través de una vál- vula de eliminación de humedad instalada directamente en el tanque. Los tanques primarios de aire se usan para alimentar el circuito de frenos traseros. El tanque secundario (tanque B) alimentan aire a los frenos delanteros. Los suministros de aire a los frenos delanteros y trase- ros están separados para que si la presión del aire se pierde en el sistema “A” debido a una línea rota o algo similar, el sistema “B” mantendrá la presión del aire necesaria para conseguir llevar el vehículo fuera del camino. Figura. 12: Tanques de aire
  • 99. 82 SECCIÓN 5 - Sistema de aire Cámara de freno, diafragma sencillo La cámara de freno convierte la energía del aire com- primido en una operación mecánica. Consiste de dos cámaras separadas por un diafragma de caucho. Cuando se pisa el pedal de freno, pasa aire a la cámara y empuja el diafragma (1) contra la varilla de empuje (2). El movimiento de la varilla de empuje sale de la cámara y empuja el regulador (3) haciendo que las zapatas del freno (4) se apliquen contra el tambor de freno. Cuando el conductor suelta el pedal de freno el aire comprimido sale de la cámara y el resorte (5) empuja el diafragma y la varilla de empuje de vuelta nuevamente. La cámara de diafragma sencillo se usa normalmente en las ruedas delanteras y en diversos tipos de ruedas de arrastre. Figura. 24: Operación de la cámara de freno Figura. 25: Cámara de freno típica
  • 100. SECCIÓN 5 - Sistema de aire 83 Cámara de freno de resorte La cámara de freno trasera se usa para aplicar tanto los frenos de servicio (1) como el freno de estaciona- miento (2). La sección delantera de la cámara de freno aplica los frenos de servicio cuando fluye aire a presión desde la válvula de relevo a la entrada (3). La función es igual que la de una cámara de diafragma sencillo. La sección trasera de la cámara (2) aplica el freno de estacionamiento cuando el sistema de aire comprimido está vacío o cuando se aplica el control de mano del freno de estacionamiento. Un resorte poderoso (4) en el mando del freno de mano empuja un pistón (5) con- tra la varilla de empuje (6). La varilla de empuje transmite entonces la fuerza del resorte a otra varilla de empuje (7) ubicada en la sección de freno de servicio, y los frenos se aplican. Para soltar el freno de estacionamiento, se envía aire a presión al espacio (8) en frente del pistón (5) y el resorte se comprime. En consecuencia, si no hay aire a presión en el sistema de freno de estacionamiento, el Figura. 27: Cámara de freno tándem típica vehículo no puede moverse. Frenos de servicio aplicados Freno de estacionamiento aplicado Frenos de servicio y de estacionamiento no aplicados Figura. 28: Operación de cámara de freno tándem
  • 101. 84 SECCIÓN 5 - Sistema de aire Frenos de tambor Frenos de leva Los frenos de tambor es el nombre común para los La los frenos de leva “S” se aplican cuando aire a frenos de rueda en que los frenos son aplicados por presión entra en la cámara de freno (1), exten- zapatas de freno que son presionadas contra un tambor diendo la varilla de empuje, que está conectada al de freno. Hay un sinnúmero de diferentes tipos de regulador de ajuste (2). A medida que el regula- frenos de tambor. La diferencia yace en el mecanismo dor de ajuste se mueve, gira el árbol de leva que que transmite la fuerza de frenando desde la cámara de empuja las zapatas del freno (3) contra el tambor freno a la zapata de freno. de freno. Y Figura. 36: Frenos de leva “S”
  • 102. SECCION 6— Eje delantero y Dirección 85 SECCIÓN 6 - Eje delantero y Dirección EJE DELANTERO Y DIRECCIÓN LAS MANGUETAS La mayoría de los vehículos pesados tiene sus ruedas delanteras suspendidas sobre un eje delantero rígido y manguetas de dirección. El eje delantero está fijo al bastidor por su fijación a las ballestas de hojas que están fijas al bastidor. DIRECCIÓN El volante El conductor cambia la dirección del vehículo girando el volante (1). La columna de dirección La columna de dirección transmite el movimiento del volante (1) al mecanismo de dirección, y consiste de dos secciones: un conjunto de eje superior (2) y un conjunto de eje universal inferior (3). Estos dos ejes se unen mediante una junta cardán (4). El eje superior está montado en el tubo de la columna (5) con rodamientos. El tubo de la columna está fijo al panel parallamas con un soporte en forma de U (6). El eje universal inferior se compone de dos secciones: un eje interior (7) que desliza en un eje exterior (8). Los ejes interior y exterior se conectan mediante estrías, permitiendo al eje interior moverse arriba y abajo en el interior del exterior, de forma que el eje infe- rior (3) pueda amortiguar el movimiento entre el chasis y la cabina. Figura. 1: Eje delantero típico Figura. 3: Volante y columna de dirección
  • 103. 86 SECCION 6— Eje delantero y Dirección Cilindro de dirección asistida En ciertas aplicaciones se usa un cilindro de dirección asistida para ayudar al movimiento del mecanismo de dirección. Un extremo del cilindro se monta a la dere- cha del bastidor arriba del eje delantero. El extremo opuesto se fija a una mangueta superior en el brazo Pit- man derecho. La presión hidráulica se transmite al cilin- dro por medio de mangueras. Cuando el mecanismo de dirección se gira, el líquido a presión empuja o hala el pistón en el cilindro, asistiendo a la rueda delantera derecha a izquierda o derecha. Esta configuración se usa primordilamente en la construcción pesada o apli- caciones inter urbanas. Figura. 4: Cilindro de dirección asistida
  • 104. SECCION 6— Eje delantero y Dirección 87 ALINEACIÓN DE RUEDAS Para dar al vehículo características de dirección que son un compromiso entre la buena dirección y el mínimo desgaste, las ruedas delanteras deben alinearse. Las tolerancias de reglaje son prescritas por el fabricante y se adaptan a cada variante del vehículo. Caster El caster es la inclinación hacia adelante o hacia atrás de la mangueta de dirección. El fin de alinear el caster es asegurar que las ruedas delanteras quieran ir hacia adelante, y enderezar el vehículo cuando se deja una curva. Figura. 13: Caster Camber El camber es la inclinación de las ruedas hacia el inte- rior o hacia afuera. El camber se alinea para reducir la carga sobre los pasadores principales. La carga sobre el rodamiento de rueda exterior también se reduce cuando se efectúa la alineación adecuadamente, porque el peso se transfiere al rodamiento de rueda interior, más fuerte. Figura. 14: Camber
  • 105. 88 SECCION 6— Eje delantero y Dirección Convergencia El ajuste de la convergencia asegura que las ruedas corran en paralelo. Los bordes delanteros de las ruedas se giran hacia adentro, y cuando las ruedas comienzan a rodar tienden naturalmente hacia afuera, así, se com- pensa el ajuste hacia adentro. Figura. 15: Convergencia (visto desde arriba) Radio de giro Cuando el vehículo gira en un círculo, ambas ruedas delanteras deben girar a la misma distancia desde la línea de radio de giro o línea circular (vea la línea cen- tral en figura). Para lograr esto, la rueda interior debe girarse más hacia adentro que la rueda exterior. El reglaje de los ángulos de giro se hace con la barra de ataque y la varilla. Figura. 16: Divergencia en curvas
  • 106. SECCION 6— Eje delantero y Dirección 89 Figura. 17: Suspensión de típica rueda delantera SUSPENSION DE RUEDA DELANTERA Generalidades Las suspensiones delanteras y traseras están fijas a los rieles del bastidor con soportes. La suspensión delantera sirve como el montaje del eje delantero al bastidor. La suspensión mejora la comodidad del con- ductor, aumentar la vida del chasis, protege la carga del daño ocasionado por las irregularidades del camino, y mejora la vida de las llantas. Los resortes (1) están fijos a las almohadillas del eje delantero con dos pernos en U (2), y asegurados a los rieles del bastidor con un pasador y un soporte esta- cionario (3) al frente, y un balancín y un soporte (4) atrás. Amortiguadores (5) también pueden equiparse en el vehículo para mejorar el manejo e impedir el bam- boleo del vehículo.
  • 107. 90 SECCION 6— Eje delantero y Dirección RESORTE DE BALLESTA Hay dos de tipos de ballestas de hojas: la corriente multi hojas (1) y la de hojas estrechas, también lla- mada ballesta parabólica (2). En ambos estilos de resortes, las dos hojas de resorte principales se envuel- ven a cada extremo para formar un ojo en el que se prensa un casquillo reemplazable (1). Las hojas de resorte se mantienen en su lugar juntas con un perno central (2) y grapas (3). Figura. 18: Ballesta de hojas corriente Figura. 19: Ballesta parabólica
  • 108. SECCION 7— Bastidor y Suspención de rueda posterior 91 SECCIÓN 7 - Bastidor y Suspención de rueda posterior Bastidor El conjunto del bastidor soporta el tren de potencia, la La cabina se monta al bastidor de diversas maneras, cabina y la carrocería del vehículo o la quinta rueda (lo tales como con amortiguadores o suspensión neu- que sea aplicable). mática. La cabina se monta comúnmente al falso basti- dor que es fijado al bastidor con tornillos. Este falso El bastidor es suficientemente flexible para resistir las bastidor debe tener una cierta flexibilidad para que el tensiones torsionales ocasionadas por condiciones bastidor o la cabina no se dañe por la acción de torce- irregulares u operación fuera del camino, mientras a la dura en el bastidor debido a las condiciones irregulares vez es suficientemente fuerte para tolerar cargas suma- del camino. El motor y la transmisión se suspenden mente pesadas sin doblarse. entre los rieles del bastidor en montantes de caucho y El conjunto del bastidor se compone de dos rieles de soportes. bastidor unidos con travesaños. Los travesaños y los rieles se conectan con tornillos. Figura. 1: Bastidor
  • 109. 92 SECCION 7— Bastidor y Suspención de rueda posterior RUEDAS Y LLANTAS Generalidades En general, hay dos tipos de montajes de llantas en un vehículo: la rueda de disco y cubo, y la rueda de araña y rim. Figura. 12: Rueda de disco y cubo Figura. 13: Rueda de araña y rim
  • 110. SECCION 7— Bastidor y Suspención de rueda posterior 93 RUEDA DE DISCO Y CUBO Rueda de disco Existen dos tipos de ruedas de disco. En el primer tipo, la llanta se mantiene en su lugar con un anillo de fijación lateral removible (1) y un aro de seguro (2). Este estilo de rueda de disco requiere que se use un neumático interior. Cuando una llanta debe ser cambi- ada en este tipo de rim, el aro de seguro y el anillo de fijación de la llanta deben retirarse antes de que la llanta pueda reemplazarse. La segunda es una rueda de disco de tipo sin neumático. Esta es una rueda sin aro de una sola pieza en la que no se requieren anillos de seguro. La llanta se estira sobre el borde de la rueda cuando está siendo montada. Ruedas de disco de tipo para neumático (arriba) y sin neumático Araña La araña tiene la misma función que los cubos. Están montados en los ejes de la misma manera que los cubos y con los mismo componentes.
  • 111. 94 SECCION 7— Bastidor y Suspención de rueda posterior RUEDA DE ARAÑA Y RIM La configuración de rueda de araña y rim consiste de una rueda de araña (1), que se apoya sobre los ejes delanteros y traseros, y un rim abierto en el centro. El rim (2) está fijo a la rueda de araña con la ayuda de sujetadores (3) y tuercas (4). Figura. 19: Rueda de araña y rim