lunes, 30 de enero de 2017

DCLXVIII - Dos razonamientos sobre mecánica aplicada y teórica

-El cambio de marchas (gear box) se creó para conseguir más fuerza en el arranque de los vehículos e ir progresando la velocidad del mismo a medida que se iba disminuyendo la resistencia (drag), mediante unos cambios de relación de los engranajes. Era un proceso de desconexión de la transmisión del vehículo respecto al motor, selección de la nueva relación y nueva conexión. Mediante una palanca se seleccionaba la relación necesaria, tanto si se reduce la velocidad del vehículo como si se aumenta.

"Caja clásica y empuñadura con la selección de las velocidades grabadas" (PeT)
-Inicialmente y más los americanos que otros paises se inclinaron por un dispositivo automático que aumentaba el confort y disminuia la complejidad del manejo. Quizá uno de los primeros cambios automáticos fueron los "Hydromatic", que intenté interpretar a través del mejor libro de mecánica de automoción que hemos tenido: el "Arias Paz".

"Cambio automático con embrague a la derecha" (PeT)
-Empezando por que el embrague no es de fricción si nó unas campanas enfrentadas con paredes interiores que al ser inundadas con fluido quedaban "ligadas" por unos torbellinos que se creaban con el giro. Mayores a mayor velocidad, pero permitían un ligero resbale a marcha muy lenta. Lo más interesante es que la caja de engranajes -instalada luego y a continuación- era de coronas de dientes interiores y exteriores unidas por otros piñones denominados satélites. Seleccionando la parada de la corona exterior de una relación, ésta será la que actuará, se hace por la captación de la presión del aceite hidráulico en cada situación. Pasando a la siguiente corona cuando la presión se debilita.

"Esquema de un sistema básico de control de velocidad constante"
-Pero el Autor de éste Blog ha encontrado que el mejor cambio de marchas, por no decir el más "Perfecto" es el que utiliza la aviación en las hélices de paso variable automático. Primero que el medio es diferente puesto que no hay rozamiento de ruedas soportando el peso de vehículo contra el suelo. La hélice puede cambiar el ángulo de las palas muy suave y sutilmente desde "Paso Fino" a "Paso Máximo" y como es el caso del esquema, hasta la "Puesta en Bandera". Otros aviones incluso tienen "Reversa" o "Paso Negativo".
"El perfil de la hélice efectúa tracción igual que el del ala sustentación"
-Lo genial de éste sistema es que no tiene etapas definidas por la combinación de los engranajes si nó que la hélice posee ángulos "infinitos" a voluntad del piloto a través de la posición de la palanca -azul- correspondiente, que tampoco tiene graduación cuantitativa si nó que és cualitativa. A cada circunstancia -altura, temperatura, ángulo de ataque o carga, etc- se obtienen las RPM deseadas, en diferente lugar del cuadrante.

"En las escalas de gas, hélice y mezcla no hay valores cuantitativos marcados"
-Todo el sistema está regido por un "Regulador" (Governor) de masas centrifugas giratorias -cuerpo sombreado del esquema-, que enviará o dejará escapar aceite del domo central (Hub), haciendo que el pistón se mueva en el sentido correspondiente y las palas disminuyan o aceleren el avión.  Lo curioso es que al igual que en los coches automáticos, una vez fijada la posición de la palanca de la hélice -azul- si el avión trepa, la resistencia  aerodinámica de la hélice hace que la rpm bajen y que el paso disminuya, "agarrándose" mejor. Y a la inversa, si desciende, el motor tiende a acelerarse y aumenta el paso para "frenar" las rpm. En ambos casos la velocidad de giro del motor es constante, siempre dentro de unos limites razonables  de la maniobra.


"Sistema diferencial de un automóvil"  (automocion.com)
-Y puestos a buscar dispositivos geniales, me he maravillado siempre de la soluciones que dieron los ferrocarriles al tema de los diferenciales. En un automóvil, el diferencial permite que en un giro la rueda exterior -con mayor recorrido que la interior- no resbale o derrape. El piñón de ataque y la corona sirve de reductor y giro de movimiento a 90º.  El verdadero diferencial son los dos planetarios y los dos satélites, que permiten compensar el recorrido de ambas ruedas.

"Ruedas de un eje de ferrocarril en una curva"
-Pues bien, al igual que el control de la hélice, en busca de la simplificación he encontrado que el mecanismo utilizado por los ferrocarriles para el efecto diferencial de ambas ruedas en un giro se corrige de una manera simple y GENIAL : Las pistas de rodadura de la rueda tienen un ángulo de alrededor de 5º. Cuando en un viraje la tendencia es a centrifugarse hacia el exterior del peralte, incluso hasta llegar a rozar las pestañas de la rueda. En ese momento la rueda exterior genera un mayor diámetro y por lo tanto mayor longitud de la circunferencia. En la rueda que va por el interior de la curva, disminuye el diámetro, lo que hace que la curva se tome sin problemas. Siempre que las ruedas no estén desgastadas en demasía, el peralte sea el correcto y la velocidad del tren en la aconsejada en la curva.

-Cuando veo soluciones simples a problemas mayores, admiro a los que las localizaron. Es fácil para un ingeniero hacer cualquier dispositivo y corregirlo mediante artilugios suplementarios. Complicaciones caras y difíciles de mantener.  El caso del diferencial es un ejemplo.


ReF.:    (DCLXVIII)        RMV  /  "Los Motores Aeroespaciales, A-Z" / Automoción. com



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