Sistema de Frenos de Maquinaria Pesada

1. Grupo de Frenos

Este segmento trata sobre los componentes utilizados en el grupo de frenos.

1.1. Frenos de Semiejes

Los frenos de semiejes se encuentran en algunos grandes cargadores de ruedas y compactadoras de suelos. Los frenos se hallan ubicados entre la caja del eje y la punta del eje, y son completamente hidráulicos. Los principales componentes son los pistones, los discos, los platos, los resortes, el anclaje del freno y la maza del freno.

1.1.1. Pistones

El pistón empuja los platos y los discos de los frenos conjuntamente para reducir la velocidad o detener la máquina. Para mover el pistón se utiliza aceite hidráulico. Los resortes de “retracción” hacen que el pistón se retraiga y libere los frenos cuando disminuye la presión del aceite.

1.1.2. Discos

En el sistema de frenos se utilizan múltiples discos, los cuales están empalmados en estrías a la maza en el semieje largo. Los discos giran con la maza en el semieje y son empujados por el pistón contra los platos. La fricción de los discos (que rota el eje) contra los platos (que se mantienen fijos por el anclaje del freno) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo.

1.1.3. Platos

En el sistema de frenos se utilizan múltiples platos, los cuales están empalmados en estrías al anclaje del freno que los mantiene inmóviles. La fricción de los discos (que giran con el eje) contra los platos (que se mantienen fijos por el anclaje del freno) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo. Los discos son empujados contra los platos por el pistón.

1.1.4. Resortes

Los resortes, que siempre se hallan bajo compresión, hacen que el pistón se retraiga cuando baja la presión hidráulica.

1.1.5. Anclaje del freno

El anclaje del freno está fijado entre la punta del eje y la caja del eje. No gira. En la parte interior del anclaje hay estrías que encajan con los platos.

1.1.6. Maza del Freno

La maza del freno posee estrías externas que encajan con los discos de fricción de los frenos, así como estrías internas, que encajan con el semieje.

1.2. Freno de Velocidad de las Ruedas

Los frenos de servicio de velocidad de las ruedas se aplican por acción hidráulica y se liberan mediante resortes. Los principales componentes son los pistones, los discos, los platos, los resortes y los pasadores. El freno de velocidad de las ruedas se utiliza en los camiones de obras y en algunos grandes cargadores de ruedas.

Los frenos de velocidad de las ruedas están empalmados en estrías a la rueda y giran a las mismas rpm que lo neumáticos. Los cargadores de ruedas usan frenos en cada rueda, mientras que algunos modelos de camiones de obras tienen esos frenos solamente en los ejes traseros. Los frenos de velocidad de las ruedas se enfrían mediante la transferencia de calor al cárter de aceite. Los frenos que funcionan en un cárter sin flujo de aceite se llaman frenos “sumergidos”. A los sistemas de frenos que tienen enfriadores y fuerzan el aceite a través de los frenos se les llama “frenos de enfriamiento forzado”.

1.2.1. Pistones

La maza del freno posee estrías externas que encajan con los discos de fricción de los frenos, así como estrías internas, que encajan con el semieje.

1.2.2. Discos

En el sistema de frenos se utilizan múltiples discos, los cuales están empalmados en estrías a la maza de la rueda y giran a la misma velocidad que la rueda. Los discos son empujados por el pistón contra os platos. La fricción de los discos (que giran con la maza de la rueda) contra los platos (que se mantienen fijos en la caja de la rueda) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo.

1.2.3. Platos

En el sistema de frenos se utilizan múltiples platos, los cuales están empalmados en estrías a la caja de la rueda que los mantiene inmóviles. La fricción de los discos (que giran con la maza de la rueda) contra los platos (que se mantienen fijos en la caja de la rueda) es lo que reduce la velocidad o detiene el vehículo. Los discos son empujados contra los platos por el pistón.

1.2.4. Resortes

Los resortes, que siempre se hallan bajo compresión, hacen que el pistón se retraiga cuando baja la presión hidráulica.

2. Grupo planetario

Este segmento trata sobre los componentes usados en los grupos planetarios de reducción sencilla y de doble reducción.

2.1. Reducción Sencilla

El grupo planetario (mando final) proporciona la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando. El grupo planetario consiste de engranajes planetarios, corona, engranaje solar, porta satélites, eje planetario y cojinetes.

2.1.1. Engranaje solar

El engranaje solar esta empalmado en estrías al semieje y recibe la potencia del engranaje lateral, a través del semieje, para luego transferirla a los engranajes planetarios.

2.1.2. Corona planetaria

La corona planetaria está fijada en la maza de la rueda y no gira. La corona reacciona ante el par de torsión proveniente de os engranajes planetarios.

2.1.3. Juego de engranajes planetarios

El juego de engranajes planetarios consta de cojinetes montados en un Portasatélites. El Portasatélites está fijado al conjunto de la rueda. Los engranajes planetarios son impulsados por el engranaje solar y giran alrededor del interior de la corona fija para transmitir par al conjunto de la rueda.

2.2. Doble reducción

El grupo planetario de doble reducción (mando final) proporciona la última reducción de velocidad y aumento de par en el tren de mando en algunas de las maquinas más grandes. Consta de dos engranajes solares, dos coronas y dos juegos de engranajes planetarios. Con el objetivo de explicar estos componentes los identificaremos como pieza del planetario #1(1ª. reducción) y el planetario #2 (2ª.reducción).

2.2.1. Engranajes solares

El engranaje solar #1 esta empalmado en estrías al semieje y recibe la potencia del engranaje lateral, a través del semieje, para luego transferirla a los engranajes planetarios #1. El engranaje solar #2, impulsado por el Portasatélites #1, impulsa a su vez a los engranajes planetarios #2.

2.2.2. Corona

Las coronas están fijadas a la maza de la punta del eje y no giran. Al igual que en el caso de reducción sencilla, la corona reacciona ante el par proveniente de los engranajes planetarios.

2.2.3. Juego de engranajes planetarios

El juego de engranajes planetarios consta de tres o más engranajes planetarios, ejes y cojinetes montados en cada Portasatélites. El Portasatélites #1 esta empalmado en estrías e impulsa al engranaje solar #2. el Portasatélites #2 está fijado e impulsa al conjunto de la rueda. Los engranajes planetarios son impulsados por los engranajes solares y giran alrededor del interior de las coronas para transmitir par a sus respectivos Portasatélites.

3. Grupo de celdas

Este segmento aborda los componentes usados en el grupo de ejes.

4. Grupo de ejes

El grupo de ejes consta de las cajas de los ejes y los semiejes. La función de la caja es proporcionar una estructura que soporte el peso de la maquina. Los semiejes transmiten potencia del diferencial a las ruedas.

4.1. Caja de los ejes

La caja de los ejes contiene los componentes del tren de mando, desde la horquilla del eje impulsor hasta los conjuntos de las ruedas. La caja proporciona un montaje para el Portadiferencial, la punta del eje y para la caja de los pistones de los frenos. La caja del eje frontal está montada en forma rígida en el bastidor de la maquina y el eje trasero puede oscilar hacia arriba y hacia abajo +/- 13 grados.

4.2. Semiejes

Los semiejes transmiten potencia de los engranajes laterales del diferencial al engranaje solar del mando final y soportan la maza para los discos de los frenos. Los semiejes giran y son soportados por los engranajes dentro de los cuales están empalmados en estrías.

4.3. Funcionamiento del eje exterior

En este tópico se explica el flujo de potencia del eje exterior.

4.3.1. Flujo de potencia

Este segmento explica el flujo de potencia a través del eje exterior utilizado en las máquinas de ruedas.

4.3.2. Flujo de potencia del eje exterior

La potencia proveniente del eje impulsor pasa al eje del piñón cónico, fluye a través de la corona cónica, del diferencial, de los semiejes y de los juegos de engranajes planetarios hasta las ruedas.

4.4. Flujo de potencia del juego de la corona al diferencial

La potencia proveniente de los ejes impulsores para a los grupos de ejes a través del piñón cónico, el cual impulsa la corona cónica. La corona cónica está fijada e impulsa al conjunto de a caja del diferencial. La caja del diferencial contiene la cruceta que gira junto con la caja. Los piñones diferenciales están montados sobre la cruceta y son impulsados por esta. Los piñones diferenciales impulsan los engranajes laterales del diferencial, que transmite potencia a través de los semiejes a los mandos finales planetarios. Cuando la máquina se mueve en línea recta con la misma cantidad de tracción bajo cada rueda impulsora, los piñones no giran en la cruceta. Durante un giro o un patinaje de la rueda, una rueda debe girar más rápido que la otra. Esto lo realiza el diferencial.

La cruceta gira con la caja del diferencial y la corona, e impulsa los engranajes laterales a través de los piñones. Como se necesita más fuerza para hacer girar a una rueda que a la otra, los piñones giran en la cruceta. Mientras los piñones giran, se mueven alrededor de los engranajes laterales. Esto permite que la rueda externa se mueva más rápido que la interna. A través de los mandos finales se envía la misma cantidad de par a ambas ruedas, la externa y la interna. El par es solamente igual a la cantidad necesaria para girar la rueda con la menor resistencia.

4.5. La potencia se trasmite a través de los mandos finales hasta las ruedas

El semieje impulsa el engranaje dólar y este hace girar los engranajes planetarios, los cuales se ven forzados a moverse alrededor del interior de la corona fija, que está empalmada en estrías a la masa. El alrededor de la corona hace que el Portasatélites, que está fijado al conjunto de la rueda, gire. El conjunto de la rueda a su vez transfiere la potencia al neumático.