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jueves, 5 de febrero de 2009

Embrague cota 349/4 y cota 350

A la hora de comparar el trial moderno con el clásico una característica diferenciadora es el uso o no del embrague en las zonas. Personalmente practicando trial clásico hasta ahora nunca había utilizado el embrague en una zona, nada más para salir o para parar la moto después de mis numerosos fiascos. Sin embargo hay pilotos que lo utilizan, no mucho, y con ciertas motos, todavia clásicas, preparadas para ello. Un ejemplo es la cota 330, moto que se cataloga como clásica por disponer de los elementos necesarios en esta categoría, doble amortiguador, aire y tambores, pero que por características de motor sin inercias y embrague bien podría ser de las llamadas post-clásicas. Una característica de estas motos es la suavidad del embrague. Evidentemente todavia muy lejos de las modernas cuyos embragues son on/off.

En el momento en que he dejado la maneta de la 349 como mantequilla y soy capaz de accionarlo con un dedo, he utilizado en alguna ocasión para hacer giros muy cerrados cuesta abajo en el que requieres (yo requiero) una velocidad muy baja. No sé si me acostumbraré al embrague cada vez más y al final lo utilizaré hasta para los escalones, y tampoco sé si esto es bueno o es malo (un vicio). El tiempo lo dirá. pero yo mientras me divierto poniendo a punto eeste lemento del motor.

El embrague de la cota 349 (realmente es una cota 350) que utilizo para los triales funcionaba razonablemente bien. Digo funcionaba porque lo he modificado en cuanto a comportamiento y componentes. No patinaba, desembragaba bien y sólo con el tiempo muy frío y aceite nuevo me patinaba al arrancar, pero en cuanto calentaba desaparecía el efecto. Unicamente le notaba cierto retraso en el acople cuando soltabas la maneta. El caso es que me he metido desmenuzar el diseño y el funcionamiento, más por afición a la mecánica que por pura necesidad, pero he obtenido unos datos interesantes que me van a servir para afinar un poco más este elemento del motor.

Componentes

El embrague de las cotas es de tipo multidisco en baño de aceite, como el de la inmensa mayoría de motos de 2T. El aceite únicamente está para refrigerar los discos cuando estos actúan, dada la gran cantidad de calor que genera este acoplamiento móvil. Viene en una cámara independiente del cambio que utiliza una valvulina más viscosa tipo extrema presión para proteger los piñones mejor. Este aceite tipo EP no valdría para el embrague ya que tardaría mucho en evcuar el aceite de entre los discos al embragar.









Esta formado por los siguientes elementos:

Discos conductores de acero solidarios a la corona dentada del engranaje de primaria mediante 12 pestañas distribuidas uniformemente en su parte externa. Estas pestañas se introducen en los huecos de la corona que las arrastra. Tres pestañas disponen de una ranura para el enganche de unos pequeños muelles que tienden a juntar el disco contra la corona. Las pestañas tienen dos anchuras diferentes, 14 mm y 12,5 mm. Son 9 pestañas las de 14 mm y sólo tres, contiguas a las ranuradas para los muelle perimetrales, las que tienen un ancho reducido de 12,5 mm.






La superficie oscura de los discos nuevos es estriada desuniforme y en espiral, que se va perdiendo y aclarando con el desgaste.



Discos conducidos tambien de acero estampado, solidarios con los dos platillos prensores interior y exterior. Así mismo disponen de 6 pestañas que se encajan con holgura en el platillo interior. Son del mismo acero que los conductores y de la misma terminación superficial.


Platillo exterior prensor que comprime los discos contra el platillo interior. Fabricado en fundición de aluminio, es solidario con el eje de primaria del cambio pero no desliza axialmente.













Platillo interior prensor soporta los discos y aloja los 6 muelles y sus correspondientes vástagos. Igualmente fabricado en fundición de aluminio. Tambien es solidario al eje de primaria, pero puede deslizar axialmentehacia dentro de la corona cuando se desembraga el motor liberando los discos.


Muelles y vástagos. Los muelles helicoidales de 8,5 espiras y 2,3 mm de diámetro de hilo. Tienen una longitud de 31,9 mm nuevos según indica el estudio técnico de la cota 247, aunque los tenían nuevos en Iniesta, con referencia Honda, y medían 31,5 mm justo como los usados míos en los dos juegos que dispongo. Los vástagos soporte de los muelles en acero de 7,3 mm de diámetro con una longitud total de 32,9 mm y taladrados en su extremo exterior por un agujero por dónde se cruza el pin que los bloquea contra el platillo prensor exterior.






Acoplamiento estriado. De aleación de aluminio, hace solidario el platillo prensor interior con el eje de primaria del cambio. Permite el deslizamiento axial del platillo prensor interior hacia dentro liberando los discos.

Tripode. Mediante sus tres patas que atraviesan el platillo exterior desplazan el platillo interior hacia dentro y contra los muelles liberando la tensión a los discos. En acero estampado.

Empujador de bronce. Estático, que transmite la acción de la leva del embrague al trípode. Lleva una ranura para su lubricación y una muesca con un chaflán dónde entra la leva. Existen de varias longitudes para posicionar la palanca exterior para formar con el cable el ángulo idóneo de accionamiento, 90º.


Evolución en el despiece de embrague

Observando los distintos despieces del embrague, tenemos que los únicos componentes que han cambiado desde el modelo del 80 -la blanca- son los discos, los muelles y los vástagos.



El muelle pasa de ser el utilizado en la últimas versiones de la cota 247 (Ulf Karlson y C) a un muelle del modelo 53M correspondiente a la Cappra 250 GP, y volver al muelle inicial de la 247.

Los vástagos con la 349/4 tambien cambian, pero luego tambien vuelven a los iniciales.

En cuanto a los discos se produce un cambio en la modificación 10 ultima que conozco de la 349/4, dejandose de utilizar los del modelo 44M de la King Scorpion Automix.


Suministradores actuales

En Iniesta, en la actualidad (febrero de 2009) tienen los originales, me presentan un paquete de 13 discos oscuros con estriado o rugosidad en espiral muy desuniforme y bastante basto, atados con bridas de nylon y con una etiqueta que pone 44M. Despeja todas mis dudas del estado de los discos desmontados, no estaban nada mal. Son iguales que los que llevaban mis cota 349 y la cota 350. El estriado al tacto es bastante basto. A la pregunta por teléfono si disponían de los discos, no dudaron en responder afirmativamente, por lo que deben disponer sin problemas de ellos.

En Rectificados Bellavista me dicen por correo electrónico que disponen de los 0263.02304 con ferodo. Me llama la atención y a mis preguntas me dicen que son unos fabricados para ellos especiales con ferodo y que para trial son los mejores. En el el albarán de Bellavista, el código de discos que aparece es el MO-0263.02304y la descripción pone "Discos de embrague cota 247/349"

De la llamada a Limit Motos y conversación con el que corre la Copa de España en azules -no recuerdo su nombre-, me comenta que los de Ferodo, son los modernos que utiliza la 330 y para montarlos en la 349 hay cambiar la corona y el núcleo. Coste: de 500 a 600Euros. ¡Casi nada!

Pido finalmente los de Bellavista, ya que los originales montados por la moto no están mal comparados con los nuevos originales que ví en Iniesta y de paso pruebo otros distintos. Son 9 discos, 4 externos y 5 internos. Los externos llevan pegados por los dos lados sendos discos de ferodo, mientras que los internos son los de la 247. El ferodo tiene unos dibujos en relieve, imagino que para facilitar la evacuación del aceite cuando embragas.





Configuraciones de discos

Hago un análisis de las tres configuraciones que dispongo de discos y de empujadores de bronce.

Un conjunto de 13 discos, 6 discos externos y 7 discos internos de color más claro, debido al desgaste, que vienen montados en la Cota 350. Este es el número de discos original tal y como los vi en Iniesta. El espesor total del paquete es de 15,15 mm. El espesor de los discos no es uniforme 1,2 a 1,11 no sé si por desgaste o por no poder medir bien por el estriado.



En la 349/4 van montados 15 discos, 7 externos y 8 internos de color más oscuro y de espesores distintos. Entiendo que el anterior dueño, después de usar el juego de 13 discos originales, los cambió y a los 13 nuevos les añadió 2 más de los viejos quedando los 15 con los que venía. El espesor total del paquete es de 16,6 mm. Estos discos presentan una gran variación de espesores siendo 5 exteriores de 1,2 mm, otros 2 exteriores de 1 mm y los interiores todos de 1 mm.


El paquete de 9 discos comprados en Bellavista con ferodo en las caras de los 4 discos conductores o externos y en acero como los de la 247 para los discos internos. El espesor total del paquete es de 17,6 mm. El espesor de los discos exteriores es de 3 mm total y 1 mm el alma de acero. El de los interiores, 1,2 mm.



Selección del empujador de bronce

Los distintos espesores de cada paquete hacen que el platillo prensor internos que más o menos desplazado hacia dentro. Por tanto, el trípode que empuja este platillo se meta más o menos hacia el interior con el ebrague sin accionar. Cuanto más espesor de discos tengamos el platillo interno queda mas hacia dentro y el trípode más hundido. Tomando como referencia la corona del engranaje de primaria, mido las distancias H entre las parte interior de la corona y la superficie exterior plana del tripode.



Como hemos dicho a más espesor del conjunto de discos, el plato prensor inferior móvil queda más hundido y el tripode más metido en el embrague reduciendose la altura. Es obvio por tanto que el empujador tiene que compensar estas variaciones entre los distintos espesores posibles, de ahí que Montesa fabricó el empujador de bronce en varias distancias en función, entre otras cosas, de los espesores y números de discos que se instalaran y del desgaste de los mismos.



Conjunto 13 discos: El empujador de bronce tiene L = 7,35 (probablemente referencia 0263.1040000L072)
H + L = 65,20

Conjunto de 15 discos: El empujador que traía era el de L = 9 (referencia 0263.1040000L090)
H + L = 65,20





Como se puede apreciar ambos conjuntos de discos, tal y como vienen montados, mantienen la misma distancia 65,2 mm entre la corona dentada y el plano de apoyo de la leva de embrague. De esta manera se garantiza que en el montaje de la tapa lateral derecha la palanca quede posicionada exactamente igual en las dos configuraciones.




Conjunto de 9 discos de ferodo: En este caso para seleccionar el largo del empujador de bronce hago el cálculo a la inversa. Para que la distancia total permanezca en los 65,2 mm y la palanca de la leva este en la misma e ideal posición de accionamiento con el cable a 90º, calculamos el empujador con la operación inversa.
Medimos la distancia H = 54,9 mm
L = 65,2 – 54,9 = 10,3 mm.
Luego el empujador que más se ajusta es el de 105 mm (referencia 0263.1040000L105)
Este empujador no aparece en el despiece de la cota 349 aunque si en el de otros modelos de Montesa y lo fabrica actualmente Bellavista.





Cálculo del dimensionamiento del embrague

Para verificar la efectividad de las tres alternativas posibles que tengo, calculo el dimensionamiento del embrague de esta moto.

Lo primero que necesitamos saber es el par máximo que desarrolla el motor de la 349 y trasladarlo al eje del embrague. Sólo disponemos el dato de potencia máxima y régimen del manual de instrucciones, pero el par máximo no aparece. Este no tiene porqué producirse al régimen de máxima potencia. El para máximo a transmitir se produciría a la máxima potencia pero tambien a la mínima velocidad, y como esto no es simultáneo no nos sirve únicamente el valor de potencia máxima y su régimen. Necesitamos la curva de potencia o la de par. Del estudio técnico de la 247 podemos obtener las curvas del par máximo aumentado en la relación de potencias por ser el de la cota 349 un motor más grande.





El par máximo en la 247 es de 2,5 Kgm @ 5.000 rpm. Comprobamos la potencia a este régimen.

2,5 Kg m = 24,525 N m
5.000 r.p.m. = 524 rad/seg
24,525 x 524 = 12,84 kW = 17,46 CV

En la cota 349 y teniendo en cuenta inercias, podemos suponer un 20% más de par:
3,0 Kg*m = 29,43 N m

Este valor de par se tiene en el eje del cigüeñal por lo que hay que reducirlo al eje primaria de la caja de cambios que esta acoplado el embrague.

La relación de dientes del engranaje de primaria es de 20:64, por tanto el para máximo reducido al eje del embrague es de:

29,43 x 64 / 20 = 94,18 N m

Vamos a ver cuanto es el máximo par capaz de transmitir el embrague en las tres configuraciones. Si este par es mayor que el máximo transmitido por el motor el embrague no patinará. Si es menor podrá darse en circustancias de mucha solicitación al motor que éste patine.

Lo primero que hemos de considerar para el cálculo es que el embrague funciona bajo la hipótesis de presión constante dada la flexibilidad de los discos. Es decir que la presión que se hace sobre ellos se reparte de forma uniforme.




Vamos allá con cálculo infinitesimal.




Supongamos un anillo infinitesimalemente delgado de ancho diferencial de r, dr. Posteriormente integraremos todos los infinitos anillos desde el diámetro interior de la superficie de rozamiento hasta el diámetro exterior. La superficie del anillo infinitesimal, dA es:

dA = 2 pi r dr

el diferencial de fuerza normal o perpendicular al anillo infinitesimal es

dFn = 2 pi r dr p

siendo p la presión entre los discos. Y el diferencial de fuerza tangencial.

dFt = 2 pi r dr x p x nu,




donde nu = coeficiente de rozamiento

el par diferencial será

dMf = 2 pi r dr x p x nu x r

Integramos los infinitos pares que se generan en cada anillo para r variable desde el radio interior al radio exterior y obtenemos el par total .



La fuerza normal perpendicular a los discos es la que ejercen los 6 muelles. Por lo que necesitamos su característica. La característica de un resorte helicoidal, es el indicador de la su deformación en realción con la fuerza que ejerce.

Según el estudio técnico de la 247: 35 kg para una compresión de 22 mm. Como los muelles de la cota 247 son iguales a los de la 349 ya tenemos la característica
Característica muelle: (31,9 – 22) / 35 = 0,282857143 mm/kg

La longitud de los muelles comprimidos varía en cada configuración por lo que:

L comp = A – Edisc + B; A = 22,5 mm; B = 17,5 mm

En el caso del conjunto de 13 discos el muelle comprimido mide:
L comp = 24,85 mm
31,5- 24,85 = 6,65 mm; 6,65/0,282857 = 23,5 kg
Por los 6 muelles: 23,5 x 6 = 141 kg = 1.383 N
Esta es la fuerza que ejercen los muelles sobre los discos.

En el caso del conjunto de 15 discos el muelle comprimido mide:
23,4 mm
31,5- 23,4 = 8,1 mm; 8,1/0,282857 = 28,6 kg
Por los 6 muelles: 28,6 x 6 = 171,81 kg = 1.685 N

En el caso del conjunto de 9 discos con ferodo:
El muelle comprimido mide: 22,4 mm
31,5- 22,4 = 9,1 mm; 9,1/0,282857 = 32,2 kg
Por los 6 muelles: 32,2 x 6 = 193 kg = 1.893 N

Cálculamos el area de la superficie de fricción.

S = pi * Re^2 – pi *Ri^2 = pi *(0,1095^2-0,079^2) = 0,01806 m2

Las presiones entre los discos:

Conjunto de 13 discos : 76.615 N/m2
Conjunto de 15 discos : 93.321 N/m2
Conjunto de 9 discos de ferodo : 104.842 N/m2


De la tabla que aparece en el libro “Teoría de Máquinas. Cálculo y Diseño.” del ilustre Don Luis García Pascual, Ediciones ICAI, y del que tuve oportunidad de recibir sus clases de viva voz, en el capítulo de acoplamientos móviles extraigo los coeficientes de rozamiento de los distintos materiales aquí analizados.

Acero templado con acero templado y con aceite: 0,08 (la rugosidad de la superficie tiene que aumentar el coeficiente)

Acero templado con ferodo y aceite: 0,1. Es claro que hay más rozamiento que en el caso acero con acero, aunque no tanto.

Aplicamos la ecuación [1]

Mf = 2 * Pi * P * Nu * (Re^3 – Ri^3)/3


la cual hemos de multiplicar por el número de superficies de rozamiento, ns, que es el número de discos menos 1.

Mf total = ns * 2 * Pi * P * Nu * (Re^3 – Ri^3)/3




En la tabla adjunta aparecen todos los cálculos con resultados parciales y para las tres configuraciones.







Los pares máximos a transmitir son:

Conjunto de 13 discos : 126 N m
Conjunto de 15 discos : 179 N m
Conjunto de 9 discos de ferodo : 144 N m

Todos están por encima de los 94 Nm que desarrolla el motor, aunque claramente puede transmitir más par el de los 15 discos de acero, por tener más superficie de rozamiento 14 discos frente a 12 y 8 de las otras configuraciones, y por tener una presión de muelles de 171 kg.




Fuerza a ejercer en la maneta


En función de los muelles del embrague y de lo comprimidos que estén tendremos que hacer una fuerza u otra en la maneta de embrague. Veamos la fuerza a ejercer en la maneta en los tres casos.

Se producen dos desmultiplicaciones de la fuerza por relaciones de palancas; en la maneta y en la palanca de la leva.



Fm = Fe x (m/h) x (p/l) ; Fm, fuerza en la maneta; Fe, fuerza en el embrague

h = 80 mm, dependerá de como cojamos la maneta, si del extremo y de la parte más cercana al pivote, del tamaño de nuestra mano y de la situación sobre el manillar del soporte de la maneta.

m = 15 mm, en la maneta amal modificada lo he dejado a esta cota pero en la maneta amal estandar esa cota es de 22,5 mm para las plateadas.

p = 120 mm

l = 5 mm

La desmultiplicación de las 4 palancas es de: 128, es decir hacemos en el empujador de bronce una fuerza 128 veces mayor que en la maneta.

Las fuerzas que debemos hacer en las manetas, como se ve en la tabla resumen son de:

Conjunto 13 discos: 1,1 kg

Conjunto 15 discos: 1,3 kg

Conjunto 9 discos: 1,5 kg







Ajustes del embrague

El ajuste de embrague, sea cual fuese la configuración de discos, es la misma: fundas en perfecto estado, revestimiento de nylon, engrase del cable, los 2 mm preceptivos de juego muerto en la maneta, cable alineado perfectamente con la embocadura de la camisa tanto en el extremo de la maneta como en el extremo del motor, etc... Creo que todo esto es esencial pero destacaría sobre todo la alineación de las embocaduras de la camisa con el cable. Se habla mucho de camisas revestidas interiormente de teflón cuando realmente es nylon, como elemento decisivo. Bueno, yo no creo que sea el más importante.

Sí recomiendo eliminar los surcos que se crean tanto en las almenas de la corona dentada como en el platillo interior de aleación de aluminio.






Tanto en el nucleo plato prensor interno como en la corona de acero del engranaje de primaria.

De esta forma conseguiremos el desplazamiento axial del conjunto de discos libremente sin trabas y por tanto un progresivo desacople entre discos.

1 comentario:

popeescu dijo...

hola,tengo una montesa cota 335 y no se que aceite se puede poner en el embrague y en caja cambio y tambien que cantidad.
si me puedes ayudar
gracias.un saludo
mi coreo golfgti838@yahoo.com