Carcasa caja de cambios
Dibujo de la carcasa de la caja de cambios
Recientemente he tenido el placer de interactuar con la división de ingeniería de ARRK, del grupo alemán ARRK, en relación con lo que ellos afirman que es la primera carcasa de caja de cambios de material compuesto termoplástico con lámina orgánica optimizada por capas.
Esta estructura moldeada por inyección está hecha de nailon corto reforzado con fibra de vidrio, y la lámina orgánica es una fibra de carbono con una matriz de nailon. Presenta un peso un 30% inferior al de un modelo convencional de aluminio. Según fuentes de ARRK, hasta que desarrollaron este engranaje de material compuesto termoplástico totalmente funcional, el potencial de optimización que ofrece este ámbito sólo se había puesto de manifiesto a través de diversas demostraciones tecnológicas.
«Nos atrajo el proyecto por su mezcla de naturaleza compleja y viabilidad», explicó Monika Kreutzmann, directora del Centro de Competencia (CoC) de Composites de ARRK. Los implicados aspiraban a igualar la rentabilidad de los materiales utilizados convencionalmente, con una cantidad de pedidos suficiente. Según el jefe de tecnología e innovación de ARRK, Thomas Schneider, los mínimos costes de inversión y el uso de tecnologías probadas hacen que los componentes reforzados con fibras largas con matrices termoplásticas sean muy atractivos desde el punto de vista de los costes.
Material de la carcasa de la caja de cambios
La aleación de aluminio ha sido el material más utilizado en la carcasa de la caja de cambios. Esto no es sorprendente, ya que tiene muchas ventajas, como la facilidad de mecanizado, la resistencia, la alta relación peso-luz, la estética, la durabilidad, así como la característica de reciclaje. Estas características hacen que sea una opción ideal para el material de la carcasa de la caja de cambios.
Como la caja de cambios transmitirá la potencia del motor a otros componentes ejecutivos, esto requiere que toda la caja de cambios funcione de forma muy suave, por lo que el eje interior, el rodamiento y el engranaje deben colocarse de forma extremadamente precisa y con una separación muy pequeña. Sin una tolerancia de precisión en los lugares de montaje, estas funciones de la caja de cambios no pueden desempeñarse bien.
Mientras que la potencia mecánica transmitida durante el sistema, necesita que el cuerpo de la caja debe ser lo suficientemente fuerte para soportar el impacto del par. El aluminio de fundición a presión adecuado puede satisfacer esta demanda, como ADC-12, A380, sus propiedades mecánicas son muy excelentes, y los hemos utilizado en artículos no contabilizados para los proyectos de los clientes.
Cuando la caja de engranajes funciona, todos los componentes principales que transmiten energía necesitan girar hacia arriba, lo que obliga al soporte relacionado con el componente a tocar continuamente el lado interno de la carcasa con energía mecánica. Debido a los largos tiempos de funcionamiento, la cara tocada se desgasta fácilmente. Pero la cara es de aluminio con un resultado de rugosidad muy suave y pequeño como Ra0.8, puede obviamente reducir el conflicto entre las caras tocadas, para durar la vida de trabajo.
Carcasa de aluminio de la caja de cambios
Proporciona un soporte mecánico para los componentes móviles, una protección mecánica del mundo exterior para esos componentes internos y un recipiente estanco para contener el lubricante que baña esos componentes.
Una carcasa dividida es como una cáscara de nuez, la carcasa está dividida en dos partes, la parte inferior que amarra la caja de engranajes a la estructura, soporta todos los componentes durante la etapa de montaje y contiene el aceite de lubricación; y la parte superior que completa el recinto y proporciona integridad mecánica a la carcasa. Las partes superior e inferior de la carcasa tienen una superficie de contacto que sella perfectamente la carcasa para evitar las fugas de aceite y la fatiga de la misma.
Las carcasas de bañera se fabrican en una sola pieza y tienen una abertura superior para el servicio de la caja de engranajes y una abertura lateral para alojar el alojamiento de los rodamientos asociados a los ejes de los engranajes. Tienen en general un mejor rendimiento sin fugas, pero son más difíciles de montar y reparar. Carcasa para una caja de cambios Triumph.
Diseño de la carcasa de la caja de cambios
El diseño de la caja de cambios suele implicar requisitos contradictorios de los principales componentes -carcasa, ejes, engranajes y rodamientos- y todas las influencias sobre estos elementos deben tenerse en cuenta lo antes posible en el proceso de desarrollo.La transmisión máxima de potencia, las relaciones requeridas y la consideración de los límites geométricos influyen en las características de los engranajes, mientras que el rendimiento del eje depende más de los pares resultantes, los momentos de flexión y las tensiones de cizallamiento. Los rodamientos se determinan por los requisitos de vida útil calculados en función de las condiciones reales de funcionamiento de la caja de cambios y su geometría.
El diseño de la caja de cambios suele implicar requisitos contradictorios de los principales componentes -carcasa, ejes, engranajes y rodamientos- y todas las influencias sobre estos elementos deben tenerse en cuenta lo antes posible en el proceso de desarrollo. La transmisión máxima de potencia, las relaciones requeridas y la consideración de los límites geométricos influyen en las características de los engranajes, mientras que el rendimiento del eje depende más de los pares resultantes, los momentos de flexión y las tensiones de cizallamiento. Los cojinetes se determinan en función de los requisitos de vida útil calculados sobre la base de las condiciones reales de funcionamiento de la caja de cambios y su geometría.
