Un barco en funcionamiento se repotencia con un nuevo motor diésel, la vieja caja de cambios se vuelve a atornillar porque todavía gira libremente y, para la próxima temporada, el conjunto del embrague patina bajo carga y el sello de salida llora aceite. El motor está bien. La caja de cambios fue dimensionada hace años para una hélice diferente, una curva de par diferente y un ciclo de trabajo diferente, y nadie la volvió a calcular.
Así que aquí está la primera conclusión: una caja de cambios para servicio marítimo es un componente correspondiente, no una caja de engranajes independiente. Tiene que adaptarse a tres cosas a la vez: el par de entrada entregado por el motor, la curva de la hélice que exige el casco y la interfaz mecánica que une ambas. Haga coincidir esos tres y la unidad funcionará durante miles de horas. Si pierde cualquiera de ellos, reemplazará los discos, sellos y cojinetes del embrague mucho antes de que el motor muestre desgaste.
Qué hace una caja de cambios marina detrás del motor
Una transmisión marina montada detrás de un motor diésel realiza tres funciones y cada una de ellas tiene una consecuencia directa a la hora de seleccionarla.
- Reduce la velocidad del motor a una velocidad de hélice que la rueda puede usar eficientemente, a menudo de tres a cinco veces más baja en un casco de desplazamiento.
- Proporciona punto muerto y marcha atrás, de modo que un motor puede impulsar el eje hacia adelante o hacia atrás al atracar, maniobrar o mantener la estación.
- Lleva el empuje de la hélice al casco a través de un cojinete de empuje y amortigua las vibraciones de torsión provenientes del motor.
- Mantiene el motor con una carga cómoda mientras la hélice proporciona empuje a una velocidad que controla la velocidad punta y la cavitación.
En un casco de planeo ligero, una relación cercana a 1:1 puede ser suficiente. En una embarcación de gran desplazamiento, el mismo motor puede necesitar una pendiente de 3:1 o más. La relación decide dónde se ubica el motor en su curva de potencia a una velocidad determinada del barco y eso, a su vez, decide la temperatura del escape, el consumo de combustible y cuánta carga debe soportar el embrague.
Relación de reducción, velocidad del eje y tipo de casco
La relación es simplemente la velocidad nominal del motor dividida por la velocidad del eje. Un motor con una potencia nominal de 1800 rpm que gira un eje a 450 rpm necesita una reducción de 4:1. La siguiente tabla muestra los rangos que aparecen con mayor frecuencia en los tipos de embarcaciones comunes.
| Tipo de embarcación | Velocidad típica del eje | Relación de reducción típica | ¿Qué impulsa la elección? |
|---|---|---|---|
| Embarcación de planeo pequeña, de 6 a 10 m | 1500 a 2500 rpm | 1,0:1 a 1,5:1 | Alto régimen del motor, rueda pequeña, reducción mínima |
| Crucero de desplazamiento, 10 a 14 m. | 800 a 1400 rpm | 1,5:1 a 2,5:1 | La comodidad y el consumo de combustible importan más que la velocidad máxima |
| Barco pesquero de 15 a 25 m. | 350 a 700 rpm | 2,5:1 a 4,5:1 | Rueda grande, desplazamiento pesado, ciclos de trabajo largos |
| Barco de trabajo, remolcador o draga | 200 a 400 rpm | 4,5:1 a 6:1 | Dominan la capacidad de tracción y empuje del bolardo |
| Motor de velocidad lenta, acoplado directo | 90 a 250 rpm | Directo o 1:1 a 2:1 | Menos etapas, el acceso al servicio se vuelve crítico |
Dos números importan tanto como la proporción misma. El primero es la clasificación de par de entrada continua, que debe exceder el par del motor en la configuración del gobernador, con un factor de servicio que refleja el trabajo. La segunda es la curva de la hélice. Una rueda que es demasiado grande para la relación sobrecarga el motor y el embrague al mismo tiempo, y el daño suele aparecer en el embrague antes de aparecer en cualquier otro lugar.
Disposiciones de dos ejes, ejes intermedios y planetarios
Cajas de cambios de dos ejes
Los ejes de entrada y salida corren paralelos con un par de engranajes permanentemente engranados. El avance y el retroceso se obtienen activando uno de los dos embragues en el mismo eje, lo que mantiene el diseño corto y el número de piezas bajo. Estas unidades se adaptan a proporciones moderadas y son comunes en embarcaciones de pesca y recreo más pequeñas.
Cajas de cambios con eje secundario
Un eje intermedio lleva las marchas atrás, por lo que el mecanismo selector mueve un cono o un embrague multidisco en lugar de todo el conjunto de engranajes. Este es el diseño clásico para cascos de desplazamiento medio, y el ajuste del selector es la parte que más a menudo se sale de la tolerancia en servicio.
Unidades planetarias y desplazadas hidráulicamente.
La mayor densidad de potencia proviene de juegos de engranajes planetarios con embragues aplicados hidráulicamente, una bomba de aceite y un cuerpo de válvula. Se desplazan suavemente bajo carga y toleran retrocesos frecuentes, por lo que se utilizan ampliamente en remolcadores, transbordadores y embarcaciones que maniobran todo el día.
La interfaz mecánica cuenta tanto como la clasificación
La caja de cambios debe atornillarse a la carcasa del volante del motor y recoger el volante a través de una placa amortiguadora. Los tamaños de carcasa siguen el rango SAE, así que verifique el número estampado o fundido en la carcasa en lugar de medir a ojo. Luego confirme la estría del amortiguador, la rigidez del amortiguador y la dirección de rotación, porque una unidad construida para rotación opuesta impulsará la hélice en la dirección incorrecta y dejará sin alimentación a la bomba de aceite en algunos diseños.
El estado del motor ingresa directamente a esta interfaz. Una culata que ya no sella de manera uniforme, o los asientos de válvula que han retrocedido, cambian la presión del cilindro y la entrega de par, y la excitación torsional resultante aterriza en el plato amortiguador y el embrague. comprensión que hace una culata ayuda a explicar por qué un extremo superior cansado y un embrague patinado suelen aparecer en la misma temporada.
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El embrague y el plato amortiguador absorben todo lo que les arroja el motor y la hélice, por lo que son las piezas que revelan un desajuste. Patines bajo carga, olor a quemado en la sala del motor, aceite negro en la varilla medidora y vibración al ralentí en punto muerto son las primeras señales clásicas. Vibración en los puntos neutrales hacia el amortiguador en lugar del embrague, mientras se desliza en los puntos de engranaje para sujetar la carga, contaminación del aceite o un enfriador de tamaño insuficiente para servicio continuo.
La calidad del aceite merece más atención de la que suele recibir. La mayoría de las cajas de engranajes marinas comparten el aceite con un enfriador, y un enfriador parcialmente bloqueado eleva la temperatura lo suficiente como para vidriar las placas de fricción en un pasaje largo. Si la unidad está clasificada para un grado de aceite específico, el uso de una especificación diferente cambia la calidad del cambio y la vida útil del embrague, particularmente en unidades con cambio hidráulico.
Síntomas y sus causas habituales
| Síntoma | causa probable | primer cheque |
|---|---|---|
| Se desliza cuando se aplica energía. | Discos de embrague desgastados o carga de sujeción baja | Nivel de aceite, condición del aceite y flujo del enfriador. |
| Vibración al ralentí en punto muerto | Placa amortiguadora dañada o desalineada | Resortes amortiguadores, desgaste y alineación de estrías. |
| Sin compromiso inverso | Desgaste del cono selector o recorrido del cable | Ajuste del recorrido de la palanca y del selector. |
| Goteo de aceite en la brida de salida | Sello desgastado con descentramiento del eje | Estado del sello, descentramiento del eje y juego del rodamiento |
| Sobrecalentamiento en pasajes largos | Enfriador de tamaño insuficiente o lado de agua cruda bloqueado | Limpieza más fresca y flujo de agua cruda. |
Qué preguntar antes de realizar el pedido
Ya sea que esté comprando una unidad completa o repuestos, una breve lista de verificación elimina la mayor parte del riesgo de la compra.
- El par de entrada nominal y la relación de reducción, escritos en el pedido en lugar de supuestos.
- Dirección de rotación, tomada de la hélice y confirmada contra el motor.
- Tamaño de la carcasa SAE, patrón de pernos del volante y dimensiones de las estrías del amortiguador.
- Clasificación de servicio, expresada en horas continuas o intermitentes por día.
- Requisito de refrigeración, incluidas las cifras de flujo de aceite y rechazo de calor.
- Tipo de brida de salida, acoplamiento de eje y cualquier disposición de cojinete de empuje.
- Disponibilidad de repuestos para discos, retenes y rodamientos de embrague.
También ayuda comparar la nueva clasificación con la placa de identificación anterior. Una caja de cambios que era marginal cuando era nueva rara vez da una segunda vida a un barco remotorizado, y la decisión correcta en ese momento es una unidad más grande en lugar de un factor de servicio más alto sobre el papel. Si necesita piezas laterales del motor al mismo tiempo, el Catálogo de repuestos de repuesto de culata. está organizado por familia de motores para que sea más fácil identificar la pieza compatible correcta.
Trate la caja de cambios como parte de un sistema que comienza en la cámara de combustión y termina en la pala de la hélice. Decida la velocidad del eje a partir del casco y la rueda, mida el par de entrada a partir de la clasificación del motor con un factor de servicio realista y luego confirme la carcasa, las estrías y la rotación antes de enviar cualquier cosa. Esa secuencia cuesta una hora de verificación. Saltarlo cuesta una temporada de embragues patinando, aceite quemado y tiempo de trabajo no programado, y ninguna cantidad de trabajo del motor compensará una transmisión que nunca se adaptó a la carga detrás de ella.
