Cargadores Frontales: Tipos, Componentes y Sistemas

CARGADOR FRONTAL
msC Fabian Horacio diaz palencia
Cargador Frontal
CARGADOR
SISTEMA HIDRÁULICO
SISTEMA DE FRENOS
SISTEMA ELECTRICO
Cargador Frontal
Estos cargadores están diseñados especialmente para obtener la máxima facilidad de manejo y
operación. los cargadores de ruedas son maquinas de dos ejes y conformadas por dos
bastidores, estos cargadores frontales se utilizan para cargar, levantar, transportar y vaciar la
carga del cucharon. El mecanismo de trabajo de la maquina es accionado por cilindros
hidráulicos de doble efecto.
Tiene un sistema de transmisión conformado por los siguientes componentes:




Convertidor de par
Caja power shift
Conjunto diferencial
Mandos finales
Imagen tomada de http://www.skcmaquinarias.cl/equipos-nuevos/volvo/cargadoresfrontales/l120f/c-23/c-79/p-127
Cargador Frontal
TIPOS DE CARGADORES FRONTALES
A) SOBRE ORUGAS.- En su mayoría sus diseños son pequeños y se
utilizan mayormente en limpieza, como equipos auxiliares y para
carguío en terrenos donde el área de trabajo es en material arcilloso y
difícil para el trabajo con cargadores frontales a ruedas.
B) SOBRE RUEDAS.- Son los cargadores que ruedan encima de llantas,
en cuanto a su evolución de mejoras y en tamaño han seguido al
tamaño de los volquetes, 90 a 95 m3, este equipo se utiliza solamente
en grandes proyectos como minería, pero en las obras de construcción
civil se usan cargadores medianos hasta de 6.0 m3.
Imágenes tomadas de http://www.skcmaquinarias.cl/equipos-nuevos/volvo/cargadoresfrontales/l120f/c-23/c-79/p-127
Cargador Frontal
PRINCIPALES COMPONENTES DE UN CARGADOR
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565-manual-cargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
Cargador Frontal
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565manual-cargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
EQUIPO O HERRAMIENTA DE TRABAJO.
El equipo de trabajo esta constituido por la
estructura principal y los mecanismos de levante
e inclinación del balde. El primero de dos
mecanismos esta formado por estructura de alta
resistencia unidos por un puente central que
garantiza la solidez del conjunto, esta estructura
en la parte delantera une al balde con el
semichasis mediante los dos cilindros hidráulicos
de levante e inclinación, todas estas uniones se
realiza con bujes y pasadores llamados uniones
articuladas que son puntos de lubricación y
actúan como bisagras en el levante y volteo.
Cargador Frontal
Tipos De Baldes (Cucharones). Hay tres
tipos de baldes según los materiales con
que van a trabajar:
• Excavación general: son baldes rectos
y llevan placas de anti desgaste
• Universal: Manejo de material
pretriturado
• Roca: Atacan frente de banco tienen
una construcción con borde de
ataque en forma de 'V para mejorar la
penetración y llevan uñas.
Imágenes tomadas de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565-manualcargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
Cargador Frontal
CABINA DE OPERACIÓN
El objetivo de la cabina es
proporcionar comodidad al
operador protegiéndolo ante
las inclemencias del tiempo
tales como lluvia, polvo, frio,
calor, etc.
Imagen tomada de catalogo caterpillar
Cargador Frontal
1 Visibilidad mejorada en todas las direcciones. Las ventanas extendidas ofrecen mejor visibilidad delantera y
periférica al operador. La visibilidad de la esquina del cucharón ha sido también mejorada. Los cristales adheridos
en el parabrisas eliminan las obstrucciones de los marcos. El capó inclinado y estilizado mejora la visibilidad hacia
la parte trasera de la máquina para el operador vea los objetos más cercanos a la máquina.
2 Dirección con Command Control con controles de transmisión integrados. El sistema de dirección con
detección de carga y con amplificación del flujo hace que la respuesta de la dirección y las exigencias de la
aplicación se correspondan. La columna de dirección inclinable y telescópica adapta la máquina al operador.
3 Los controles del cucharón accionables con la punta de los dedos usan sistemas electrohidráulicos para lograr
mínimo de esfuerzo y capacidad de modulación hidráulica precisa. Esto permite quitar la cabina en casi una hora,
ya que las tuberías hidráulicas de control piloto han sido sacadas del interior de la cabina.
4 Desconexiones automáticas de levantamiento/bajada fáciles de ajustar desde la cabina. Topes de desconexión
automática amortiguados hidráulicamente para más comodidad del operador y menos derrame de material
Cargador Frontal
5 El Sistema Monitor del 950G tiene medidores, tacómetro/velocímetro y tres niveles de advertencia para
verificación continua de las funciones principales. Avisa al operador de problemas inmediatos o inminentes en la
presión de aceite en el motor, el freno de estacionamiento, la presión de aceite de freno, el sistema de carga, la
temperatura del aceite de freno, el nivel de aceite hidráulico, la derivación del filtro hidráulico y las presiones de
aceite de la dirección principal y suplementaria.
6 La puerta izquierda abisagrada por detrás permite la entrada y salida al puesto de trabajo del operador. La
ventana del lado derecho se abre girando y proporciona una salida alternativa de ser necesario.
7 Los pedales de freno dobles sirven para las funciones del freno y del neutralizador de la transmisión (el pedal
izquierdo solamente para el neutralizador) por lo que el operador puede mantener las altas rpm del motor y
obtener flujo hidráulico completo.
8 El amplio espacio para colocar pertenencias incluye:
■ Gancho para la ropa
■ Compartimientos moldeados para colocar la caja del almuerzo, nevera, termos, taza o lata.
Cargador Frontal
9 El asiento de la serie Contour Caterpillar, estándar en la versión de dirección con Command Control y optativo
en la versión de dirección Convencional, se ajusta en 6 direcciones, proporcionando comodidad y apoyo. Los
cojines del asiento reducen la presión en la región lumbar y muslos, y proporcionan movimiento ilimitado de
brazos y piernas. La suspensión neumática ofrece más comodidad con un desplazamiento más suave en terrenos
irregulares. El asiento tiene un cinturón de seguridad retráctil de 76 mm (3") de ancho.
10 La ventilación mejorada permite un mejor flujo del aire hacia el operador y las ventanas. La cabina posee doce
salidas de aire apersianadas con dos en cada columna de la puerta.
11 Control de Cambio Automático Electrónico
12 Interruptor de Control de Amortiguación
13 El bloqueador del neutralizador de la transmisión permite que el operador desconecte el neutralizador,
consiguiendo que el pedal izquierdo funcione solamente como pedal de freno y ofrece la opción de trabajar sin
neutralizador.
Cargador Frontal
La configuración de dirección Convencional proporciona amplio espacio de almacenamiento.
■ Compartimiento con llave para efectos personales.
14 El volante de dirección puede ser colocado por el operador en infinitas posiciones dentro de la gama de
inclinación.
15 El control del cucharón hidráulico con asistencia piloto hace que la operación se realice menor esfuerzo. Las
tuberías piloto marcadas son fáciles de desconectar debajo de la puerta derecha.
16 El botón de rápida reducción de velocidad permite al operador cambiar fácilmente a una marcha más baja, lo
que ahorra tiempo, aumenta los factores de llenado del cucharón y reduce los tiempos de ciclo.
17 Los apoyabrazos ajustables acolchonados ayudan a reducir el cansancio.
18 El asiento KAB es estándar en la configuración de dirección Convencional con el ángulo del respaldo del
asiento ajustable hacia adelante/atrás, apoyo lumbar, altura de amortiguación de fondo, ángulo del apoyabrazos y
rigidez de la suspensión.
Cargador Frontal
CONTROLES DE LA CABINA COMMOND CONTROL
1. timón
2. palanca del sentido de marcha
3. interruptor de velocidades
4. perilla o palanca de regulación de columna del
timón
5. pedal neutralizador
6. pedal del freno de servicio
7. pedal del acelerador
8. bocina
9. palanca de control de cucharon
10. palanca de control del aguilón
11. palanca de la herramienta opcional
12. consola de controles hidráulicos
13. asiento del operador
14. reposa brazo
15. perilla de regulación del asiento
16. columna de dirección
Cargador Frontal
CONTROLES DEL CARGADOR CONVENCIONAL
1. Timón
2. palanca del sentido de marcha
3. perilla de velocidades
4. palanca de la regulación de la columna del timón
5. pedal neutralizador
6. pedal del freno de servicio
7. pedal del acelerador
8. bocina
9. palanca de control de cucharon
10. palanca de control del aguilón
11. palanca de una herramienta opcional
12. consola de controles
13. asiento del operador
14. reposa brazo
15. perilla de regulación del asiento
16. perilla
Cargador Frontal
EL BASTIDOR Ó CHASIS: En su mayoría, más que todo en equipos modernos el chasis esta
formado por dos semichasises unidos por una articulación con doble eje vertical. En el
semichasis delantero con una forma más o menos triangular, donde va anclado todo el
equipo de trabajo, las bases del sistemas hidráulicos y de las ruedas. El semichasis trasero
tiene la forma de rectangular y debe soportar además del eje y su diferencial (al igual que
el delantero) el peso del motor y de la transmisión, y también generalmente la cabina y
mandos del operador.
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565-manual-cargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
Cargador Frontal
TREN DE POTENCIA
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565-manual-cargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
Cargador Frontal
Cargador Frontal
SISTEMA DE TRANSMISIÓN.- El sistema de transmisión con que están equipados la
mayoría de los cargadores frontales es por los siguientes elementos: Convertidor de
par, servo transmisión planetaria (Caja Power Shif), árbol motriz y juntas universales,
diferencial y ejes delantero y posterior a continuación describiremos en forma breve
cada uno de ellos:
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Cargador Frontal
Características De Los Sistemas:
Transmisión.- Servo transmisión para cambios a plena
marcha, con cuatro velocidades de avance y tres de
retroceso, se efectúa con una sola palanca y otra palanca
de seguridad que traba el control de la transmisión en
neutro.
Ejes.-EI eje delantero es fijo, el de atrás oscila 15° y
todas las ruedas se mantienen en contacto con el suelo,
para una óptima tracción. Los semiejes se pueden sacar
independientemente de las ruedas y de los conjuntos
planetarios. Los ejes reforzados de las cargadoras con
sus mandos finales planetarios y frenos de discos en
baños de aceite ,constituyen uno de los componentes
principales de las cargadoras
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Cargador Frontal
Convertidor de Par.- Es una forma de acoplamiento hidráulico
usado para transmitir potencia desde el motor a una unidad
asignada o sea no hay conexión directa entre el motor y la unidad
asignada, además el convertidor de par es un elemento
multiplicadora del par, provee un mando hidráulica y
automáticamente aumenta el par producido por el motor. Una de
las ventajas este elemento absorbe bien los golpes y vibraciones en
los trenes de potencia e impide al motor que disminuya su
velocidad y pare debido a sobrecarga, permitiendo de esta manera
que el motor siga haciendo funcionar el sistema hidráulico y
también con este sistema no hay necesidad de embrague principal.
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565manual-cargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
Cargador Frontal
Servo transmisión. Es un conjunto conformado
por paquetes de juegos planetarios o de contra
eje,
que
conectados
indistintamente
representan las marchas y velocidades, el servo
transmisión en los cargadores se llaman
también Caja Power Shif. Este sistema de
engranajes planetarios esta compuesto por: un
eje solar, un eje anular, los satélites alrededor
del solar, servo transmisión de contra eje, es
similar al planetario, solo la diferencia esta en
que tiene conjuntos de embragues de discos
múltiples en los contra ejes accionados
hidráulicamente
Imagen tomada de
https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565-manualcargadores-frontales-estructura-sistemas-componentescabina
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Árbol Motriz (Juntas Universales y flechas propulsoras).Esta conformado por yugos, ejes
propulsores y juntas universales o llamados también crucetas, estos elementos conforman
tanto para transmitir la fuerza motriz al eje delantero y posterior.
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Diferencial. desiguala el par de motriz que se
entrega a ambas ruedas, una rueda puede
girar más lentamente que la otra, la diferencial
permite que la rueda interior reduzca su
velocidad y hasta se detenga en relación con la
rueda exterior en caso de trasladarse en una
curva a una velocidad moderada o alta.
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Ejes y Mandos Finales.- Son los que transmiten la fuerza a las ruedas, constan de un engranaje
cónico y los diferenciales de alta resistencia de corte de engranajes y proveen un larga vida útil
en aplicaciones para este tipo de servicios pesados y los mandos finales tiene reducción
planetaria en cada rueda. El par se desarrolla en la rueda y se crea por esto menos esfuerzo
torsional en los ejes
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565manual-cargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
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Cargador Frontal
Ejes y Mandos Finales
Cargador Frontal
SISTEMA HIDRÁULICO:
El cargador frontal como cualquier equipo pesado
consta de circuitos hidráulicos que son: Circuito
hidráulico de Inclinación, circuito hidráulico de
Levante y Circuito hidráulico de Dirección, que este
ultimo generalmente trabaja con otra bomba
hidráulica, todos ellos de doble acción. La bomba
que acciona los cilindros de la articulación debe
producir la presión de aceite suficiente para control
del cargador, incluso cuando el motor funciona
abajo régimen. Dos circuitos de dirección y del
levante e inclinación del lampón, con presión de
bomba cada uno de 1000 Ibs/pul2 a 2200 rmp, el
sistema es sellado con válvulas encerradas
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Cargador Frontal
SISTEMA DE DIRECCIÓN
1. Tanque hidráulico.
2. Válvula de dirección.
3. Cilindros de dirección.
4. Válvula conmutadora.
5. Bomba de dirección.
6. Bomba servo freno .
7. Bomba principal.
8. Filtro de retorno en tanque
hidráulico
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Cargador Frontal
Imagen tomada de manual cargadores de ruedas volvo
Cargador Frontal
HIDRÁULICA DE VOLTEO
1.Tanque hidráulico
2. Válvula limitadora de presión, enfriador
3. Válvula piloto
4. Bomba principal
5. Bomba servo - freno
6. Bomba de dirección
7. Bomba para ventilador
8. Válvula central
9. Cilindro de volteo
10. Enfriador de aceite hidráulico
11. Filtro de retorno en tanque hidráulico.
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HIDRÁULICA DE ELEVACIÓN
1. Tanque hidráulico.
2. Válvula limitadora de presión, enfriador.
3. Válvula piloto.
4. Bomba principal.
5. Bomba servo – freno.
6. Bomba de dirección.
7. Bomba para ventilador.
8. Válvula central.
9. Cilindros de elevación.
10. Enfriador de aceite hidráulico.
11. Filtro de retorno en tanque hidráulico
Imagen tomada de https://www.maquinariaspesadas.org/blog/6565-manualcargadores-frontales-estructura-sistemas-componentes-cabina
Cargador Frontal
Sistemas Frenos.- De servicio de disco simple con sujetador reforzado en las cuatro
ruedas, de acción mecánica, instalados en el eje de la transmisión que se aplican a
mano.
1. Tanque hidráulico
2. Bomba de piloto/freno
3. Válvula de freno
4. Luz de advertencia: presión de frenos baja
5. Acumuladores
6. Frenos de disco en circulación de aceite,
encapsulados
7. Filtro de retorno en tanque hidráulico
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Cargador Frontal
Sistema Bastidor.- De bastidor articulado, las ruedas traseras y delanteras siempre
siguen el mismo curso. Hay plena fuerza hidráulica.
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Cargador Frontal
SISTEMA ELECTRICO
Es proveer la energía necesaria para el
arranque y correcto funcionamiento de los
accesorios eléctricos los componentes
electrónicos que forman parte del sistema
eléctrico sirven en su mayoría para efectuar un
control de los componentes.
Cargador Frontal
Cargador Frontal
Batería
Transforma la energía química en energía
eléctrica, y proporciona corriente directa a
todos los circuitos eléctricos ( se encarga de
acumular electricidad para el funcionamiento
del sistema eléctrico de la maquina
Cargador Frontal
PASOS PARA UNA BUENA PENETRACION
1° BUENA PENETRACIÓN INICIAL
- cuchara rosando ligeramente el suelo
- regular la penetración de acuerdo al material
- mucha penetración no levanta
- poca penetración no llena la cuchara
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2° LEVANTAR LA CUCHARA
Una vez que penetre la cuchara en el material levantar para: Compartir el peso de la
cuchara/material entre los ejes delantero/posterior y mejorar la tracción
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3° MANTENER BUENA TRACCIÓN
Levantando y plegando la Cuchara para:
Compartir constantemente el peso entre el eje
delantero y posterior.
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MÉTODO DE CARGAR
A) METODO TRADICIONAL
Participa un volquete y un cargador frontal normalmente el
volquete debe colocarse a
45º del eje del cargador en el lado derecho o izquierdo
según convenga
VENTAJA DE ESTE METODO
1) es un método conocido por operadores y choferes
2) no presenta dificultades en su ejecución
3) permite trabajar en espacios estrechos
DESVENTAJAS
1) elevado tiempo muerto del volquete durante la carga
2) se requiere mayor cantidad de volquetes para trasladar el
material
3) cierto tiempo de espera o retraso del cargador frontal
mientras se ubica el volquete
correctamente
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B) METODO SIMULTÁNEO CON 2 CARGADORES FRONTALES
Es similar al anterior método con la diferencia que
participan dos cargadores ambos cargadores echan a la vez
la carga sobre el volquete por ambos lados
VENTAJAS DE ESTE METODO
1) se reduce el tiempo muerto de los cargadores
2) los choferes no tienen dificultad para estacionarse
3) el siclo de carga es relativamente superior al método
tradicional ya que se agiliza el traslado de material
DESVENTAJAS
1) se necesita mayor espacio para una maquina mas
2) se necesita mayor dominio de maquina por parte de los
operadores para evitar que las maquinas tomen contacto
3) es mas exigido porque los operadores no puedan
retrasarse tienen que trabajar al
mismo tiempo ritmo
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C) METODO ALTERNATIVO CON DOS CARGADORES
FRONTALES
En este método se carga el volquete en forma alternada los
cargadores trabajan en su turno por ambos lados del
volquete
VENTAJAS DE ESTE METODO
1) disminuye el tiempo muerto de los volquetes
2) el tiempo de siclo de carga es más corto
3) es más flexible que el método anterior porque los
operadores trabajan en forma alternada y libre
DESVENTAJAS
1) dificultad del chofer del volquete para colocarse
correctamente
2) cierto tiempo de espera de los cargadores hasta que se
cuadre el volquete
3) cierta dificultad de los operadores para mantener el área
de carga limpia y nivelada
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D) MÉTODO EN CADENA
Consiste en colocar los cargadores frontales dejando un
margen de 8 a 10 mt frente a la pila para que circulen los
volquetes y una distancia de 5 a 6 mt entre cargadores
El volquete al pasar frente a los cargadores
simultáneamente para recibir la carga
VENTAJAS DE ESTE METODO
1) desaparece los tiempos muertos de los volquetes y
cargadores
2) el volquete siguiente puede empezar a cargarse antes que
el volquete anterior complete su carga
3) permite el trasporte fluido del material
DESVENTAJAS
1) se necesita mayor cantidad de volquetes y cargadores
2) se necesita mayor espacio por la cantidad de maquinas
3) cierta dificultad por los choferes para sobre parar frente a
los cargadores
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