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Una guía completa del árbol de transmisión, que cubre definición, componentes y principios de funcionamiento.
¿Qué es un árbol de transmisión?
Un árbol de transmisión es un eje mecánico utilizado para conectar dos piezas giratorias separadas. Transmite potencia rotacional y par desde un extremo (extremo de entrada) hasta el otro extremo (extremo de salida). Al mismo tiempo, puede compensar automáticamente la desviación angular y el cambio de longitud axial causados por el movimiento relativo entre las dos piezas conectadas.
Dado el uso generalizado de los árboles de transmisión en automóviles, muchas personas creen erróneamente que los árboles de transmisión solo se refieren a los ejes que conectan las cajas de engranajes y las ruedas motrices en los vehículos. De hecho, los equipos industriales están equipados con árboles de transmisión industriales especiales (árboles de transmisión universales) para la transmisión de potencia a larga distancia. Sin embargo, cabe señalar que los ejes de transmisión fijos sellados dentro de reductores y cajas de engranajes no pertenecen a los árboles de transmisión.
¿De qué está compuesto un árbol de transmisión?
Un árbol de transmisión es un conjunto completo formado por múltiples piezas, no un simple eje rígido. Se compone principalmente de 5 componentes principales como sigue:
Tubo de eje
El tubo de eje es el componente principal de un árbol de transmisión para soportar par y transmitir potencia. Determina la rigidez general, la vida útil y el rendimiento de equilibrio dinámico de todo el eje. La mayoría de los árboles de transmisión adoptan una estructura de tubo de acero sin costura hueco. Equilibra la alta resistencia a la torsión y las ventajas de ligereza. Algunos vehículos de alta gama y equipos industriales de precisión utilizan tubos de eje de aleación de aluminio o fibra de carbono para reducir aún más el peso general y suprimir la vibración operativa.
Junta universal
La junta universal también es un componente principal de un árbol de transmisión para adaptarse a la desviación angular. Se compone principalmente de un eje cruciforme, un rodamiento de agujas, un retén de aceite y una cubierta antipolvo. Esta estructura puede compensar la desviación angular generada por el rebote de la suspensión del vehículo y la vibración del equipo. Incluso si el ángulo de conexión en los dos extremos cambia dinámicamente, puede garantizar una transmisión de potencia continua y estable.
Conjunto de estrías deslizantes
El conjunto de estrías deslizantes es el otro componente principal de un árbol de transmisión para adaptarse al cambio de distancia axial entre el extremo de entrada y el extremo de salida. Consiste en estrías involutas internas y externas. Este componente puede estirarse libremente para ajustar la longitud general. Evita que el árbol de transmisión se extruya, deforme o incluso fracture debido al límite de longitud. Al mismo tiempo, la estructura estriada asegura una transmisión de par estable durante el movimiento deslizante.
Horquilla de brida y horquilla deslizante
Las horquillas de brida y las horquillas deslizantes son componentes de conexión del árbol de transmisión. La estructura de horquilla asegura que no haya desviación durante la transmisión de potencia. Se sueldan o se fijan de otra manera a los extremos del tubo del eje y se aseguran mediante pernos a la transmisión, la caja de transferencia, el diferencial u otro equipo de potencia industrial.
Rodamiento de soporte central (solo se usa en árboles de transmisión de dos piezas)
El rodamiento de soporte central es un componente de acoplamiento especial para árboles de transmisión de dos piezas. Se compone de un núcleo de rodamiento, una base de amortiguación de goma y un soporte de fijación. Este componente se instala en la posición media de los árboles de transmisión de dos piezas. Soporta tubos de eje largos, reduce la deformación por flexión del eje y suprime la vibración y el temblor a alta velocidad. Se utiliza mayormente en camiones de batalla larga, autobuses grandes y equipos industriales pesados.
¿Cómo funciona un árbol de transmisión?
1. Entrada de potencia
La fuente de potencia (cajas de engranajes/cajas de transferencia para automóviles; motores/reductores para equipos industriales) emite par rotatorio, que se transmite mediante una conexión de brida a la horquilla de brida del árbol de transmisión. De este modo, la potencia entra en el conjunto del árbol de transmisión e impulsa todo el eje a girar de forma síncrona.
2. Compensación dinámica de ángulo por la junta universal delantera
Durante el funcionamiento del equipo, la vibración, el impacto de carga, la desviación de alineación de instalación o el desplazamiento estructural formarán un ángulo incluido entre el extremo de entrada de potencia y el árbol de transmisión. La junta universal delantera se adapta a los cambios de ángulo en tiempo real. Permite que el árbol de transmisión gire de manera estable en condiciones de trabajo no rectas. Evita el agarrotamiento de potencia y el bloqueo de transmisión.
3. Transmisión de par a larga distancia por el tubo de eje
La potencia se transmite al tubo de eje hueco central a través de las juntas universales. El tubo de eje de alta resistencia soporta todas las cargas de torsión, lo que permite la transmisión de par a distancias medias y largas y supera el problema de que las fuentes de potencia y los mecanismos de ejecución no pueden conectarse directamente debido a un espaciado excesivo.
4. Cambio de longitud autoadaptable por el conjunto de estrías deslizantes
Ya sea por el movimiento de la suspensión del automóvil, la vibración del equipo industrial, la expansión y contracción térmica o la deformación estructural, la distancia de transmisión en los dos extremos cambiará en tiempo real. El conjunto de estrías deslizantes se desliza libremente a lo largo de la dirección axial mientras transmite par continuamente. Ajusta automáticamente la longitud total del árbol de transmisión para compensar el desplazamiento del equipo, evitando así que el eje se deforme o fracture bajo cargas de compresión o tracción.
5. Compensación secundaria de ángulo por la junta universal trasera
Cuando la potencia se transmite al extremo de salida, la junta universal trasera compensa nuevamente la desviación angular dinámica generada por la carga en el extremo de salida. Realiza una compensación de ángulo síncrona en ambos extremos de entrada y salida del árbol de transmisión. El par se transmite de manera uniforme y estable sin temblores evidentes en todo el proceso.
6. Salida de potencia a la carga motriz
El par estable se transmite al efector final a través de la horquilla de brida trasera:
Condición de trabajo automotriz: El par entra en el diferencial e impulsa las ruedas a girar;
Condición de trabajo industrial: El par se transmite a rodillos transportadores, impulsores de ventiladores, trituradoras y diversas máquinas principales para impulsar el funcionamiento del equipo.
7. Auxiliar de estabilidad para ejes largos (general)
Los vehículos con batalla larga y los equipos industriales con grandes luces adoptan árboles de transmisión segmentados equipados con rodamientos de soporte central en el medio. Este componente soporta ejes largos, reduce la deformación por flexión y debilita la resonancia a alta velocidad. Garantiza una transmisión estable en condiciones de trabajo de larga distancia y alta velocidad.