2 Teoria de Motores

Amigos...
Aca tenemos un interesante artículo en 2 partes sobre la teoria de motores...

MOTORES 

1.1.4 TAPA DE BALANCINES

Su misión es la de proteger los órganos de la distribución: árbol de levas, taqués y balancines (mecanismos de apertura de las válvulas), y a su vez evita que se salga el aceite que sirve para su lubricación. También lleva el tapón de llenado de aceite en la parte superior.

Va fijada a la culata mediante una junta que evita posibles fugas de aceite. Se fabrica de chapa embutida.

1.2 MÓVILES

1.2.1 PISTÓN

El pistón se considera como la parte móvil de la cámara de combustión formada por la camisa cilindro y la culata.

1. Ranura para segmento de compresión.
2. Ranura para segmento de estanquidad.
3. Ranura para segmento rascador.
4. Buje para perno o bulón.
5. Cuerpo.
6. Placas de acero.
7. Ranura para segmento de sujeción.
8. Corte para extracción segmento.
9. Alojamiento bulón.
10. Cabeza del pistón.

Las funciones de un pistón son las siguientes: ‐Transmite a la biela la fuerza motriz suministrada por la presión de los gases quemados. ‐Guía el pie de la biela. ‐Impide que los gases quemados de la cámara de combustión, puedan filtrarse por la superficie lateral de acoplamiento entre pistón y camisa cilindro. El pistón debe resistir la carga, debida a las altas presiones, las temperaturas elevadas de la combustión, el calor que en parte se transmite a través de las paredes del cilindro, al agua o al aire refrigerante, y el desgaste por fricción contra las paredes. En los motores de tracción, el pistón forma una sola pieza y está compuesto por la cabeza, que soporta directamente el empuje de los gases, y por el cuerpo, que sirve de patín de guía para el pie de biela y soporta el empuje lateral. La articulación entre pistón y biela es un perno o bulón que atraviesa el pistón en correspondencia de dos orificios situados en la superficie del cuerpo.

El pistón está construido con aleaciones de aluminio resistentes al calor y con coeficientes de dilatación poco elevados, de todas formas es necesario que su temperatura no supere los 300º a 320º C, para evitar el gripase o deterioro de la superficie cilíndrica.

En algunos casos, en particular en los motores sobrealimentados (con elevadas fuerzas mecánicas y térmicas), se refrigera la parte interna de la cabeza del pistón, con aceite lubrificante a presión que sale de apropiados pulverizadores montados en el bloque. Para conseguir un buen acoplamiento entre la superficie de la camisa cilindro y la del pistón se construye el cuerpo con una cierta ovalización y conicidad que, en condiciones normales de funcionamiento permiten, al dilatarse el pistón por la elevada temperatura, que tenga una forma lo más cercana posible a la cilíndrica.

1.2.1.1 ANILLAS

Los segmentos, llamados también anillas están situados en las ranuras de la superficie exterior del pistón, aíslan la cámara de combustión del bloque motor para: ‐Impedir que los gases producidos en la combustión pasen al bloque, asegurando la estanquidad de la presión. ‐Impedir que el aceite lubrificante penetre del bloque en la cámara de combustión, manteniendo siempre en la superficie de la camisa cilindro, una pequeña cantidad de aceite necesario para la lubricación.

A. Segmento de compresión. B. Segmento rascador. C. Segmento de engrase con ranuras.

D. Segmento de engrase con cortes. E. Segmento de compresión. F. Segmento rascador.

Los segmentos, cuando no están montados en el pistón, tienen un diámetro exterior mayor del diámetro interior de la camisa cilindro donde se montan y tienen un corte, generalmente vertical y de algún milímetro de anchura. Este corte le da al segmento una cierta elasticidad, que permite que su diámetro exterior aumente o disminuya. Cuando los segmentos están montados, ejercen contra la pared del cilindro una presión uniforme en toda su circunferencia, suficiente para asegurar la estanquidad de los gases.

1.2.1.2. ANILLAS DE COMPRESIÓN

Las anillas de compresión tienen una sección rectangular y se montan en la parte superior de la cabeza del pistón. Suelen montarse en parejas e impiden que los gases a presión de la camisa cilindro pasen al bloque. Generalmente están cromados o pueden llevar un revestimiento de molibdeno, para disminuir el coeficiente de rozamiento y aumentar la resistencia a la abrasión en el periodo inicial de funcionamiento.

1.2.1.3 ANILLAS RASCADORAS

Tienen una sección en forma de uña o trapezoidal y su misión es impedir que el aceite presente entre el cilindro y el pistón, pase a la parte superior de éste último, debiendo asegurar, cuando arrastra el aceite hacia el cárter, una necesaria película de aceite para la lubricación de los segmentos, del pistón y del cilindro.

1.2.1.4 ANILLAS DE ENGRASE

Las anillas de engrase tienen una sección achaflanada en forma de C y se montan debajo de los segmentos rascadores. Generalmente hay un segmento de engrase por cada pistón e impide que el aceite lubrificante, presente entre la camisa cilindro y el pistón, entre por encima del pistón, durante su carrera de bajada. Unos orificios en el pistón, en el alojamiento del segmento de engrase, permiten que el lubrificante recogido por el segmento, pase al interior del pistón y vuelva al cárter motor.

1.2.2 BIELA

Sección. A‐A

1. Pie de biela.
2. Cuerpo.
3. Cabeza de biela.
4. Sombrerete de biela.

transformando el movimiento alternativo en rotativo. En la biela se pueden distinguir las siguientes partes:

‐Pie de biela, que se vincula con el bulón del pistón. ‐Cuerpo de biela, parte central generalmente con sección en forma de H. ‐Cabeza de biela, en dos mitades, una en el extremo del cuerpo y una (sombrerete de biela) unida a la misma mediante tornillos.

El dimensionado y la forma de la biela dependen de los siguientes parámetros:

‐Tipo de ciclo de 2 o 4 tiempos.

‐Sistema de engrase a presión o mezcla.

‐Régimen de rotación del cigüeñal.

‐Número y disposición de los cilindros

‐Montaje y desmontaje de las diferentes partes que forman el motor y sus consiguientes uniones.

El pie de biela está generalmente provisto de un casquillo (cojinete) de bronce montado a presión; su lubricación se consigue, mediante el aceite del conjunto biela‐pistón, a través de un orificio o corte en el pie de la biela, o mediante aceite a presión del cigüeñal a través de un tubo o un orificio en el cuerpo. La cabeza de biela, menos en algunos casos donde el cojinete es de rodillos, por razones de montaje está dividida en correspondencia de un plano diametral generalmente normal al eje de la biela. Una parte (sombrerete) está sujeta mediante tornillos normales o espárragos a la biela. El cojinete de la cabeza de biela está dividido en dos mitades, una aplicada al cuerpo de biela y otra al sombrerete; un corte, generalmente en correspondencia de la conexión entre cuerpo y sombrerete, impide que las mitades se muevan. Las bielas están generalmente forjadas y están construidas en acero templado y recocido aleado. También se utiliza el proceso de sintero‐forjado en caliente.

1.2.3 CIGUEÑAL

 

El cigüeñal es uno de los componentes más importantes del motor; mediante las bielas, transforma el movimiento alterno de los pistones en movimiento rotatorio, que se transmite después a las ruedas, a través de una serie de órganos vinculados al mismo. El cigüeñal está compuesto por muñequillas de bancada, muñequillas de biela, brazos de manivela y dos extremos conductores. En general, la tendencia actual es la de adoptar una sola manivela cada dos muñequillas de bancada; esto significa, en el caso de motor con cilindros en línea, que las muñequillas de bancada son las mismas que los cilindros, más una. Las ventajas de esta solución son la mayor rigidez flexional y una mejor repartición de las cargas de los cojinetes. Las desventajas son un coste mayor y mayores roces pasivos. Normalmente el cigüeñal está forjado en una sola pieza (vehículos), pero en casos especiales está compuesto por varias piezas unidas (motores de grandes dimensiones, motores de dos tiempos con cojinetes de biela y de bancada de rodillos y/o de bolas). Los contrapesos se construyen con un molde de una sola pieza con los brazos de manivela y pueden tener varias formas o pueden ser piezas separadas. Las dimensiones del cigüeñal y las muñequillas se calculan en función de las cargas que los cojinetes deben soportar, de la velocidad de régimen y de la rigidez necesaria para impedir flexiones y vibraciones. El material usado normalmente para construir los cigüeñales es el acero con carbono o, en el caso de mayores fuerzas el acero de cromo‐níquel o de cromo‐molibdenovanadio.

Se construyen también cigüeñales con fundición nodular (constituido con varios materiales diferentes). Las muñequillas del cigüeñal se endurecen superficialmente con cementación o con un templado superficial llamado temple con llama, o con nitruración.

1.2.3.1 COJINETES

Los cojinetes o casquillos son elementos mecánicos capaces de soportar las fuerzas de fricción presentes en los ejes giratorios (cigüeñal‐biela), se caracterizan por un reducido coeficiente de rozamiento así como por estar dotados de poder auto lubricante, al poder absorber parte del aceite para su lubricación.

A. Cojinete de bancada.

B. Cojinete de bancada con apoyos axiales.

1. Metal antifricción.
2. Ranuras de lubricación.

Otra característica importante es que el material del cojinete debe ser más blando que el del eje, para evitar el deterioro de éste en caso de faltar el engrase. Normalmente el cojinete va revestido de un material de antifricción. Su función es la de reducir los roces disminuyendo así el desgaste y evitando el gripado. Estos cojinetes pueden ser de metal rosa o blanco y van provistos de orificios y ranuras para la entrada del aceite a presión. Los cojinetes de biela y bancada están divididos en dos mitades llamadas semicasquillos. Una de estas dos partes se aplica al cuerpo de la biela y la otra al sombrerete, un corte en correspondencia del alojamiento en la biela impide que el cojinete gire.

Las propiedades que deben tener los cojinetes de fricción son:

‐Compatibilidad entre los materiales del cojinete y la pieza en movimiento.

‐Aptitud para soportar las presiones y velocidades de rozamiento elevadas.

‐Resistir el calentamiento.

‐Deben permitir que las partículas transportadas por el aceite sean incorporadas por el material de antifricción, pues si permanecieran fuera dañarían la pieza en movimiento.