La caja de cambios es un sistema que permite cambiar de marchas dentro de un motor. Hay tres diferentes tipos de cajas de cambios: Automática, Manual y Variable continua. Cada una de ellas tiene diferentes características, pero tienen una misma base fundamental de funcionamiento que se basa en engranajes.
Una caja de cambios es un método mecánico de transferencia de energía de un dispositivo a otro y se utiliza para aumentar el par, y además ayuda a la reducción o al aumento de la velocidad. El par es la potencia generada a través de la flexión o torsión de un material sólido. Este término se usa a menudo de forma intercambiable con la transmisión.
Situada en el punto de unión del árbol de impulsión, la caja de cambios se utiliza a menudo para crear un cambio de ángulo recto en la dirección, como se ve en una segadora rotatoria o un helicóptero. Cada unidad está hecha con un propósito específico, y la relación de transmisión utilizada está diseñado para proporcionar el nivel de fuerza necesaria. Esta relación es fija y no se puede cambiar una vez que la caja se construye. La única modificación posible después de construida es un ajuste que permite que la velocidad del eje pueda aumentar, junto con una reducción correspondiente en el par motor.
En una situación donde se necesitan múltiples velocidades, una transmisión con engranajes múltiples se pueden utilizar para aumentar el par mientras que ralentiza la velocidad de salida. Este diseño se encuentra comúnmente en transmisiones de los automóviles. El mismo principio se puede utilizar para crear un cambio de sobremarcha que aumenta la velocidad de salida.
Ejemplo de la caja de cambios
Una turbina de viento es un gran ejemplo de una caja de cambios muy grande. La turbina se mueve a una velocidad lenta de rotación con una gran cantidad de esfuerzo de torsión. La transmisión de esta energía se traduce en la velocidad de par más rápida, pero una más baja de rotación del generador de electricidad. Debido al gran tamaño y la cantidad de potencia que pueden generar, las turbinas de viento tienen engranajes múltiples y diferentes etapas. Esta función es necesaria para asegurar que el generador de electricidad pueda proporcionar una salida constante, incluso cuando la tasa de rotación de la turbina fluctúa.
En un automóvil hay tres tipos de transmisión:
- Automática
- Manual
- Variable continua
Un vehículo de transmisión manual ofrece el mejor ejemplo la caja de cambios con engranajes. Tanto en la transmisión automática y variable continua, las cajas de cambio son sistemas cerrados, lo que requiere de muy poca interacción humana (ingrese en este link para conocer más sobre la transmisión automática de un auto).
La transmisión manual está disponible en dos sistemas diferentes: deslizamiento de malla y malla constante. El sistema utiliza la malla corrediza de corte recto con engranajes rectos. Los engranajes giran libremente y requieren la manipulación del controlador para sincronizar la transición de una velocidad a otra. El conductor es responsable de la coordinación de las revoluciones del motor u de la velocidad de marcha. Si la transición entre marchas no está programada correctamente, ellas chocan, creando un fuerte chirrido.
