miércoles, 30 de julio de 2008

ANILLOS




los anillos de pistón, llamados a veces segmentos de émbolo, sellan entre el pistón y la pared del cilindro en todas las condiciones de funcionamiento del motor. Deben sellar e impedir las pérdidas de compresión durante la carrera de compresión, lo mismo que la fuga de los gases del cilindro durante la carrera de potencia. Esto lo deben hacer aunque tengan rozamiento con la pared del cilindro a altas velocidades y temperaturas.


Si los anillos no sellan en forma correcta, podrían ocurrir escapes de compresión que afectarían el funcionamiento del motor. Además, los gases que se escapan por los anillos hacia el depósito de aceite ocasionan escapes de compresión que, pueden ocasionar daños al pistón y los anillos.

TIPOS DE ANILLOS DE PISTÓN.


Hay dos tipos generales de anillos de pistón: de compresión y de control de aceite. Los anillos de compresión sellan el aire durante la compresión y tambien las presiones de la combustión. Los anillos de control de aceite rascan el exceso de aceite en la pared del cilindro y lo hacen volver al depósito. Estos anillos tienen una abertura o "luz" para poder expandirlos o deslizarlos sobre la cabeza del pistón a sus respectivas ranuras. Los anillos para motores automotrices tienen puntas a tope (lisas), pero en algunos motores pueden ser en ángulo o traslapadas.



Cuando los anillos están fuera del motor tienen un diámetro algo mayor que después de instalados, pues se comprimen de modo que las puntas queden casi cerradas. Al comprimir los anillos se les da una carga inicial para que compriman en forma hermética contra la pared del cilindro.


Anillos de compresión.

Se hacen de aleaciones con hierro fundido. Además de otros requisitos, deben conservar su flexibilidady su presión contra la pared del cilindro sin que los alteren la presión y la temperatura. Las aleaciones de hierro fundido cumplen con estos requisitos.


Los anillos de compresión tienen diversas formas, algunas de las cuales se ilustran en al figura 11.20. Además, los anillos de la sección de cuña suelen ser para la ranura superior en elgunos pistones; a veces se les llama también anillos de "dovela".


En muchos motores los anillos superior y segundo de compresión son del tipo con rebajo y rascador.

En la figura se ilustra la acción de estos anillos durante la carrera de admisión. Las fuerzas internas que se producen al cortar una esquina de los anillos hacen que se tuerzan ligeramente. Por ello, cuando se mueven hacia abajo en la carrera de admisión, rascan el aceite que hubiera podido dejar el anillo de control de aceite en la pared del cilindro. Luego, en las carreras de escape y compresión, cuando los anillos se mueven hacia arriba, se deslizan sobre la pelîcula de aceite en la pared. Esto significa que hay menos tendencia a arrastrar aceite a la cámara de combustión y el desgaste es mínimo.
En la carrera de potencia, la presión de combustión empuja hacia abajo y contra la parte posterior de los anillos. Esto vence su tensión interna, hace que se "destuerzan" y que tengan contacto completo de cara con la pared del cilindro para un sellamiento eficaz. Este tipo de anillo con rebajo se conoce también como de acción torsional debido a su acción de tercedura.

El efecto de la presión de compresión que empuja al anillo para que tenga contacto completo de cara con la pared del cilindro se ilustra en lafigura 11:22.


Anillos de control de aceite
Los anillos de control de aceite tienen la función de impedir que llegue una cantidad excesiva de aceite ala cámara de combustión. Como se mencionó, el aceite arrojado desde los cojinetes lubrica la pared del cilindro, pistón y anillos. Algunas bielas tienen un agujero de salpicado de aceite que lo lanza haciala pared del cilindro cada vez que coincide con el agujero para aceite en el muñón de biela.
Casi siempre se lanza más aceite del que se necesita contra la pared del cilindro; luego, hay que rascar la mayor parte y devolverlo al depósito. Sin embargo, este aceite tiene las funciones de arrastrar las partîculas de carbón y polvo y las impurezas. Estas partículas después se retienen en el colador o en el fitro de aceite. Además, el aceite sirve para enfriar. El aceite que hay en los anillos proporciona un sello entre éstos y la pared del cilindro. Por ello, el aceite, cuando circula, lubrica y también, limpia, enfria y sella.

Los anillos de compresión tienen cara lisa, pero el de aceite tiene ranuras y canales. El aceite rascado enla pared del cilindro pasa por las ranuras del anillo y, luego, por los agujeros en el fondo de la ranura para este anillo en el pistón, para regresar después al depósito. El anillo que se ilustra es de hierro fundido de una pieza y su propia tensión lo mantiene expandido contra la pared del cilindro.
El anillo de aceite de la figura es similar al descrito, excepto que es de sección más delgada y
lleva un expansor de acero en la parte posterior. El expansor es una tira de acero ondulada o corrugada que produce carga elástica contra la parte posterior del anillo, con lo cual el anillo es más flexible y se mantiene expandido contra la pared del cilindro.
Revestimientos para anillos de pistón.
Se utilizan diversos revestimientos en los anillos de pistón para facilitar el asentamiento y disminuir el desgaste. Cuando los anillos y la pared del cilindro están nuevos, tienen pequeñas irregularidades y no ajustan en forma absoluta; después de cierto tiempo, se desgastan estas irregularidades y se tiene mejor ajuste. A menudo se utilizan sustancias blandas como fosfato, grafito y óxido de hierro, que se gastan con rapidez, para revestir la cara de los anillos y ayudar al proceso de asentamiento. Estos revestimientos tienen buenas propiedades de absorción de aceite y lo absorben en cierta cantidad, con lo que se mejora la lubricación de los anillos. Estos revestimientos ayudan a impedir las rayaduras por los anillos, que ocurren por el contacto del metal con metal, altas temperaturas en un lugar y la soldadura entre pequeñas zonas del metal del anillo y de la pared del cilindro. Las soldaduras se rompen con el movimiento de los anillos, pero quedan las rayaduras y pequeños rebajos. Los revestimientos ayudan a impedir las rayaduras, pues no puede haber soldadura si no hay contacto de metal con metal.
Aunque la mayor parte de los revestimientos para anillos, como se mencionó, son blandos, seutiliza mucho un revestimiento de gran dureza, que es el cromo. Se podría pensar que los anillos con cara cromada producirían desgaste rápido de la pared del cilindro, pero las pruebas han demostrado que estos anillos reducen el desgaste. La cara del anillo es muy lisa y tiene un mínimo de puntos altos que pudieran ocasionar desgaste y éste es mínimo en la pared del cilindro. Además, como el cromo no se suelda con el hierro fundido, no es fácil que se produzcan soldadura y rayaduras.
El molibdeno también se utiliza como revestimiento en la cara de los anillos de compresión. No es tan duro como el cromo, pero tiene resistencia a las rayaduras y al desgaste corrosivo. Tiene propiedades de asentamiento rápido y resiste el desgaste
abrasivo mucho mejor que el hierro sin revestir, pero no tan bien como el cromo.

Anillos segmentados
Estos anillos, como su nombre lo indica, constan de segmentos o piezas separadas. Tienen dos segmentos o rieles hechos de hierro fundido o acero, con un espaciador o expansor ondulado o corrugado entre ellos que sirve para mantener separados los rieles y, además, aplica presión para mantenerlos contra la pared del cilindro.
Debido a su construcción por segmentos, este tipo de anillo puede seguir los contornos de la pared del cilindro con facilidad. Cada riel se mueve independiente del otro, con lo cual siempre se mantiene en contacto con la pared del cilindro. Estos anillos son de construcción muy abierta y no restringen el flujo del aceite, por lo cual el aceite rascado en lapared del cilindro puede pasar con facilidad por el anillo y los agujeros en el pistón hasta el depósito. Por tanto, dado el buen contacto con la pared del cilindro y el libre movimiento del aceite a través del anillo segmentado, se tiene un buen control del aceite.
Anillos para repuesto.
Después de que el motor ha trabajado durante un tiempo considerable, se gastan los anillos y la pared de los cilindros (entre otras partes). El desgast en los cilindros produce ovalación y conicidad. Esto significa que los anillos son cada vez menos eficaces para controlar el aceite y retener la compresión.

Después, llega el momento en que el motor pierde potencia y quema tanto aceite que se necesita repararlo.
Cuando se desarma el motor, hay que medir los cilindros para determinar si hay que reacondicionarlos o reemplazar las camisas o, si con anillos nuevos se tendrá una reparación satisfactoria.
Se debe utilizar un juego de anillos para repuesto del mismo tipo que los originales o bien anillos para cilindros gastados (en sobre medida). El anillo superior de compresión a) tiene cara cromada para ayudar al asentamiento; el segundo anillo de compresión b)tiene cara cromada para ayudar al asentamiento o de molibdcno para retener el aceite. El anillo c) de control de aceite es del tipo de hierro fundido decanal y ranura y, a veces, tiene expansor. El anillo inferior d) tiene dos segmentos un segmento externo de hierro fundido y un expansor de acero. El expansor se instala en una ranura en la parte posterior del anillo. Las bandas están cromadas en las superficiesde desgaste.
La combinación de anillo y expansor ofrece alta flexibilidad y elevada tensión. En un cilindro ovalado o cónico, el anillo se debe expandir y contraer, es decir, cambiar de forma, cuando se mueve hacia arriba y abajo. La combinación de anillo y expansor se puede conformar mejor en la forma cambiante del cilindro, en el cual se mueve hacia arriba y abajo.
Efecto de la velocidad sobre el control del aceite.
Cuando aumenta la velocidad del motor, los anillosde control de aceite tienen más dificultad para controlarlo e impedir el paso de una cantidad excesiva. Hay varias razones para ello. El motor y el aceite están más calientes; el aceite caliente se adelgaza ypuede pasar con más facilidad por los anillos. A alta velocidad se bombea más aceite y se lanza mayor cantidad contra la pared de los cilindros, con lo cual hace que los anillos de control de aceite trabajen más en menos tiempo. Por ello, a alta velocidad pasa más aceite por los anillos y se quema en la cámara de combustión, lo cual aumenta mucho el consumo de aceite. Un motor puede consumir dos o tres veces más aceite a alta velocidad que a baja velocidad. Esto, en parte, se debe a que los anillos pierden eficacia para el control del aceite a altas velocidades.

PASOS PARA INSTALAR LOS ANILLOS EN EL PISTON.
1. Limpieza del pistón.

Antes de proceder al montaje de los segmentos, se deberá limpiar a fondo el pistón y eliminar todos los restos de carbonilla de las ranuras de los segmentos.Retirar la carbonilla de los taladros de retorno de aceite, utilizando broca y giramachos.Una vez limpio, se realizará una inspección visual del pistón. Reemplazar los pistones que presenten grietas, hendiduras o estén desgastados.




2. Verificación de las ranuras del segmento.

El juego de la ranura del segmento determina el desgaste del pistón. Ver Fig. 2 - Fig. 3 y Tabla 1.Cuando la separación entre un segmento de compresión nuevo de flancos paralelos y la correspondiente pared de la ranura es de 0.12 mm o más, el pistón está excesivamente desgastado y se debe reemplazar.


Juego de ranura (mm)
Estado del pistón
0.05 - 0.10 mm
Utilizable sin restricciones
0.11 - 0.12 mm
Tener la máxima precaución
> 0.12 mm
Excesivamente desgastadoReemplazar pistón



3. Verificación del desgaste del cilindro.

Si el desgaste del cilindro es superior a 0.1 mm en motores gasolina y a 0.15 mm en motores Diesel, se deberá reemplazar también el cilindro.Desgaste en el Punto Muerto Superior.



4. Limpieza del cilindro.



Eliminar los depósitos de carbonilla de la zona superior del orificio del cilindro, por encima de la zona de trabajo del segmento.




5. Control de los componentes del juego de segmentos.

Cuando se utilizan pistones nuevos, recomendamos en principio la renovación del juego completo de segmentos.Comprobar la altura del segmento mediante calibre. Se recomienda comparar la medición con los datos del catálogo.El diámetro del segmento se puede comprobar mediante calibre o con un cilindro repasado; y el escote del segmento (puntas) se puede valorar subjetivamente, o bien, por medio de galga.Si el diámetro de los segmentos se verifica con cilindros/camisas desgastados, se debe tener en cuenta que el segmento puede arrojar valores superiores. Ver Fig. 6.

6. Montaje de segmentos en el pistón.
Montar los segmentos con las tenazas adecuadas en la correspondiente ranura del pistón.Evitar abrir demasiado los segmentos durante el montaje, puesto que ello puede producir deformaciones permanentes y afectar la funcionalidad del segmento.Los segmentos con identificación "TOP" se deben montar orientados. La marca "TOP" se debe encarar hacia la cabeza del pistón, de modo que el efecto rascador esté direccionado hacia la falda.Si los segmentos no se montan correctamente existe el peligro de bombeo de aceite desde el cárter a la cámara de combustión, con lo que no queda garantizada la función del juego de segmentos.¡ Atención ! Los segmentos cromados no deben montarse con camisas de cilindro cromados.
En el montaje de segmentos con expansor helicoidal, los extremos del resorte tienen que quedar exactamente en el lado opuesto al escote o puntas del segmento. Esto es también válido para resortes helicoidales que en ésta zona están enfundados en un tubo de teflon PTFE.¡ Atención ! En segmentos de engrase de tres piezas existen versiones, en las que el expansor lleva en ambos extremos una marca de color. Ambas marcas deben ser visibles en el expansor después del montaje del segmento en el pistón. Esto asegura, que los dos extremos del expansor hagan tope y no puedan superponerse.

7. Control funcional / giro de los segmentos.
Después de su montaje se debe comprobar que los segmentos se pueden mover libremente.Girar los segmentos y posicionar las puntas a 120° respecto al siguiente segmento (p.ej. 120° - 240° - 360° ...)Los pistones para motores de 2 tiempos incorporan fijación para impedir el giro de los segmentos. Estos pistones no deben girarse al introducirles en el cilindro.













































































































































































































































































































































































































































































































































































martes, 29 de julio de 2008

AMORTIGUADOR DE VIBRACIONES.

En el frente del cigüeñal se instala un amortiguador de vibraciones (llamado a veces balanceador armónico) para reducir vibraciones torcionales del cigüeñal. Se debe tener en cuenta que aunque el cigüeñal, en apariencia, es una pieza rígida, está sometido a pequeñas torsiones debidas a las cargas que se aplicany que estas cargas pueden producir vibraciones en el motor.

En la figura anterior aparece un corte seccional de un amortiguador de vibraciones. Consta de dos partes principales: un cubo o masa que se monta en el frente del cigüeñal y un volante o anillo de inercia pequeño, sujeto a la masa con un inserto de caucho vulcanizado o bujes de caucho. La polea para el ventilador, el alternador y la bomba del agua tambien pueden ser parte de la masa del amortiguador. Este tipo de amortiguador se denomina amortiguador de caucho, para distinguirlodel amortiguador con liquido de siliconas. Este tiene un volante oculto que funcionadentro de un líquiodo de siliconas. Ambos tipos funcionan de modo similar para amortiguarlas vibraciones torsionales.


En la figura anterior se compara la construcción de los dos tipos de amortiguadores. En a) se puede veer el inserto de caucho (hule) moldeado entre el cubo y el volante o anillo de inercia. Esto permite un movimiento limitado del volante en relación con el cubo.

En b) el volante o contrapeso flotante del amortiguador con líquido de siliconas se muestra saliendo desde una sección del amortiguador. El contrapeso es un anillo encajonadoen el amortiguador. El pequeño especio entre el contrapeso y la cavidad interna se llena con nlíquido de siliconas. No hay conexión entre el contrapeso y el amortiguador en sí y el contrapeso se mueve sobre una película de líquido de siliconas.


ACCION DEL AMORTIGUADOR.

Cuando aumenta o disminuye la velocidad del cigüeñal, el volante o anillo de inercia del amortiguador amortigua las vibraciones del cigüeñal, como sigue:
Cuando hay un aumento brusco en la velocidaddel cigüeñal, la inercia del volante del amortiguador hace que se retarde, con lo que se produce una fuerza que se opone a la causa de la vibración. Cuando se reduce la velocidad del cigüeñal ocurre el efecto opuesto; la inercia del volante del amortiguador hace que siga un movimiento oponiéndose a la acción del cigüeñal. Por tanto, cuando el cigüeñal llega a ciertas velocidades críticas, a las cuales las vibraciones serían excesivas. Éstas son amortiguadas por la acción del amortiguador.

Nota: La inercia es la tendencia de un cuerpo a resistir los cambios de movimiento. Por ejemplo, un volante cuando está en rotación la continúa aunque se suprima la fuerza de rotación, no se detiene en forma súbita. Además, si el volante está estacionario o paradoy se aplique una fuerza que ocasione rotación, ésta no empieza de inmediato sino que la velocidad aumentaen forma gradual. Casi se podría decir que la inercia es "pereza".

todos los objetos tienen una frecuencia natural a la cual vibrarán. Cuando el cigüeñal esta en rotación y la frecuencia de las vibraciones torsionales se vuelve igual a la frecuencia natural de vibración, se combina el efecto de estas dos vibraciones y es indispensable el amortiguador.


TIPOS DE AMORTIGUADORES.

Amortiguador de caucho: Los cambios de par del cigüeñal son absorbidos por él y la energía es disipada en forma de calor. Por ello, una manera de comprobar si funciona bien un damper es notar si está más caliente que el resto de las piezas del motor que le rodean.

Amortiguador tipo viscoso: consta esencialmente de una corona pesada, alojada en una carcasa fijada a un extremo del cigüeñal, pudiéndose mover libremente dentro de ella al estar suspendida en un fluido (silicona). Esta corona tiende a oponerse a cualquier cambio súbito de velocidad, transmitiendo esta resistencia a través del fluido a la carcasa y por tanto al cigüeñal, contrarrestando o amortiguando la vibración torsional.
El fluido absorbe gran cantidad de energía de movimiento de la corona, por lo que se calienta.









jueves, 17 de julio de 2008

CIGÜEÑAL

Un cigüeñal es un eje con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que, aplicando el principio del mecanismo de biela - manivela, transforma el movimiento rectilíneo alternativo en rotatorio y viceversa.
Los cigüeñales se utilizan extensamente en los motores alternativos, donde el movimiento lineal de los pistones dentro de los cilindros se trasmite a las bielas y se transforma en un movimiento rotatorio del cigüeñal que, a su vez, se transmite a las ruedas y otros elementos como un volante de inercia. El cigüeñal es un elemento estructural del motor.
Normalmente es forjado en una sola pieza de aleaciones del acero con tratamiento termico capaces de soportar los esfuerzos y empuje a los que se ven sometidos durante la carrera de potencia sin que se deforme; y pueden tener perforaciones y conductos para el paso de lubricante.






Ademas, debe estar cuidadosamente balanceado (equilibrado) para eliminar vibraciones anormales producidas por los muñones (codos) descentrados.

Hay diferentes tipos de cigüeñales; los hay de tres apoyos, de cinco apoyos, etcétera, dependiendo del número de cilindros que tenga el motor.

MUÑONES.

Los muñones del cigueñal estan pulimentados para tener una superficie adecuada de trabajo para los metales de los cojinetes. Las superficies de los muñones estan endurecidas; las de los cojinetes son blandas. Una superficie dura y blanda trabajan bien entre si con lubricacion adecuada.

Para un cigueñal corto y rigido de un motor enj v, los muñones pueden ser de mayor diametro pero mas cortos que en un motor en linea de tamaño similar.


Traslapo de muñones.

Para producir un cigueñal que resista laas torceduras y la flexion bajo carga y que tenga una superficie adecuada de cojinetes o apoyo, se requieren muñones de diametro grande y almas gruesas. Estos 2 requisitos se han combinado para producir lo que se conoce como traslapo de muñones.


Se ve que el diametro del muñon de la biela se traslapa con el diametro del muñon principal. el espesor del alma se puede reducir, para disminuir la longitud del cigueñal y hacerlo mas rigido.

Filetes del cigueñal.

Se provee un radio o filete entre el muñon y el alma. Este filete es muy importante porque produce un cambio gradual en el espesor de la seccion. durante el reacondicionamiento de los motores, cuando se rectifica el cigueñal, el operador de la rectificadora debe tener cuidado de serciorarse que no se reduzcan los filetes, porque se debilitara mucho el cigueñal.

Un cigueñal sin filete o con filete muy pequeño en ese lugar sufrira un momento en los esfuerzos; es decir, esa superficie transversal particular soportara una carga mucho mayor que la superficie transversal contigua. La provision del filete evita que los esfuerzos sean mayores en ese sitio particular y refuerza el cigueñal.

Contrapesos.

El cigueñal tiene masas para equilibrio o balanceo, mejor conocidas como cotrapesos. Se necesita el balanceo de las piezas que giran porque la fuerza centrifuga actua hacia afuera desde el centro de rotacion y su efecto, en el cigueñal, podria aumentar las fuerzas que actuan contra las partes del mismo, imponiendo mayores cargas en los cojinetes y produciendo vibraciones.


Aparte de la fuerza centrifuga, el cigueñal tambien esta sometido a fuerzas de torceduray flexion a fuerzas debidas a la inercia.

El cigüeñal forma parte del mecanismo biela manivela, es decir de la serie de órganos que con su movimiento transforman la energía desarrollada por la combustión en energía mecánica. El cigüeñal recoge y transmite al cambio la potencia desarrollada por cada uno de los cilindros. Por consiguiente, es una de las piezas más importantes del motor.

INSPECCION DEL CIGÜEÑAL.

Hay que hacer una inspección visual y ver si el cigüeñal tiene desgaste o daños antes de medir el desgaste en los muñones. Hay que inspeccionar si los muñones tienen escoriacion o señales de decoloración por sobrecalentamiento. Hay que las superficies en que actúan los sellos de aceite para determinar que esten en buenas condiciones, sin desgaste ni ranuras. Se debe comprobar si el cigüeñal tiene grietas, por medio de un detector magnético de grietas.

Medición de los muñones.

Hay que medir con presición los muñones con un micrómetro de exteriores para determinar si hay ovlación y conicidad. Para medir si hay conicidad, las estructuras se deben hacer en cada extremo del muñón. La conicidad permisible varia un poco según la marca de motor, pero la especificación promedio es alrededor de 0.04 mm para los muñones de biela y de 0.05 para los muñones principales. Las lecturas para la ovalización (excentricidad) se deben tomar alrededor del diámetro del muñón en diversos lugares. La ovalización permisible promedio es de 0.08 mm para los muñones de biela y de 0.10 mm para los muñones principales.

El desgaste en los muñones de biela suele ser mayor que en los principales. La carga en los muñones y cojinetes principales es casi constante, pero las cargas en los muñones y cojinetes de biela no lo son y son mayores cerca de las posiciones de los pistones en el PMS y en el PMI.

Reacondicionamiento de los muñones.

Si los muñones tienen ovalización o conicidad que excedan de los límites especificados o si están ásperos, rayados, picados o con otros daños, se deben rectificar a baja medida (menor medida) para instalar cojinetes de baja medida. Están disponibles en bajo medidasde 0.05 mm, 0.25 mm, 0.50 mm y 0.75 mm, pero varían según la marca del motor.

Rectificación del cigüeñal.


Se utiliza una rectificadora especial para los muñones del cigüeñal. La rectificadora tiene mandriles ajustables para soportar cada extremo del cigüeñal y permitir ubicarlo con precision para rectificar los muñones de biela. Hay que hacer girar el muñón de biela contra la rueda abrasiva durante la rectificación. Los mandrilezs o mordazas que soprtan el cigüeñal permiten colocarlop de modo que el muñón de biela gire sobre su propio eje, mientras el resto del cigüeñal está desplazado del centro.

La rueda abrasiva se debe rectificar con precisión, pero deja una "pelusa" muy fina en las superficies rectificadas. Para eliminarla, se efectúa un pulimiento final para producir una superficie con un buen acabado.

Limpieza del cigüeñal.

Despues de rectificar o siempre que se desmonte el cigüeñal del motor, hay que limpiarlo minuciosamente con un disolvente, en particular los agujeros y conductos para aceite. Recuérdese que cualquier residuo de abrasivo en un conducto para aceite pdría llegar hasta las superficies de apoyo y cojinetes y ocasionar falla prematura de los cojinetes. Inmediatamente después de limpiar, hay que apicar acete en todas las superficies para cojinete a fin de impedir la herrumbre.

Restauración del cigüeñal.

Los muñones que están dañados o escoriados hasta el grado de necesitar rectificación excesiva, se pueden restaurar mediante la reconstrucción o enmetalado del muñón con soldadura. Hay una máquina especial, el la cual se puede montar y hacer girar el cigüeñal durante la aplicación de soldadura. Se utiliza un proceso especial de soldadura en el cual la pieza que se va a soldar y el alambre están cubiertos por gas inerte; el alambre tiene avance automático desde un rollo en la parte trasera de la máquina. La cabeza para soldadura está dispuesta en un mecanismo móvil para que pueda viajar a lo largo del muñón. Con ello, durante el trabajo, el cigüeñal gira mientras la cabezapara soldadura se mueve a lo largo del muñón y deposita la soldadura en forma de un cordón continuo a lo largo del muñón mientras se hace girar el cigüeñal.

Después de haber aplicado suficiente metal de soldadura en el muñón para restaurarlo, se rectifica a la medida estándar.

Una técnica que se utiliza para restaurar muñones dañados y otras superficies se conoce como cromado duro. Es u proceso de recubrimiento electrolítico con el cual se electrodeposita una capa de cromo en el muñón para restaurarle su tamaño original. Se reviste el muñón a una sobremedida y luego se rectifica a la medida estándar.

Este proceso se puede utilizar en piezas nuevas o gastadas. La capa de cromo depositada se puede controlar con precisión y su espesor puede ser de apenas 0.02 mm. Una capa de este espesor es una excelente superficie de trabajo para un cojinete y se emplea en muchas aplicaciones además de los cigüeñales.

En los primeros tiempos, el motor típico de combustión interna era monocilindrico y el cigüeñal, al tener una sola manivela, era completamente semejante al antiguo berbiquí de carpintero. Cada manivela está formada por dos brazos llamados brazos de, manivela y por la muñequilla de manivela o muñequilla de biela, que gira sobre el cojinete de la cabeza de biela. Las muñequillas del eje de rotación del cigüeñal se denominan muñequillas de bancada. En los motores con los cilindros en línea el cigüeñal está formado por tantas manivelas como cilindros. En los motores con los cilindros opuestos el número de manivelas puede ser el mismo que el de cilindros o sólo la mitad. En los motores en V, generalmente el número de manivelas es la mitad del de cilindros.

El cigüeñal lleva en el extremo destinado a transmitir la potencia, una brida para la fijación del volante; éste a su vez, soportará el embrague. El otro extremo está conformado para hacer solidarios con él el engranaje de mando de la distribución y las poleas para el accionamiento por correa de los órganos auxiliares: bomba de agua, generador eléctrico, ventilador, etc. La forma de las manivelas varía y depende del número de cilindros, el número de apoyos de bancada, del sistema de fabricación y sobre todo de si existen o no contrapesos.



Equilibrado.
El equilibrado se consigue por medio de contrapesos aplicados, a las manivelas para obtener, cuando sea necesario, el equilibrado estático y el dinámico del cigüeñal en todo su conjunto y, muchas veces, de cada una de las manivelas. Sirve además para reducir el efecto de algunas de las fuerzas debidas a las masas en movimiento alternativo. Los objetivos del equilibrado son esencialmente dos:
Reducir las vibraciones del motor causadas por las fuerzas y momentos generados por la presión de los gases en los cilindros y por las piezas en movimiento alternativo y giratorio (pistones, bielas, y cigüeñal).
Reducir las cargas sobre los cojinetes de bancada.


Proyecto del cigüeñal.
La relación entre la carrera y el diámetro influye sobre diversas características y sobre el diseño del motor. Su influencia se hace notar también sobre el cigüeñal. Efectivamente, a igualdad de cilindrada, aumentando el diámetro de los cilindros y disminuyendo correspondientemente la carrera, el cigüeñal se alarga y los brazos de las manivelas se acortan. Reduciendo la longitud del brazo de manivela se disminuyen las fuerzas de inercia causadas tanto por las masas de rotación como por las masas alternativas. Además, el cigüeñal, al tener un diámetro de giro menor, puede tener una constitución más ligera.

Otra ventaja la constituye el denominado recubrimiento de las muñequillas de bancada y de biela. Este recubrimiento permite obtener la resistencia y la rigidez deseadas con un espesor reducido de los brazos de manivela. De ahí resulta la posibilidad de alargar las muñequillas para dar mayor superficie de contacto a los cojinetes y unir muñequillas y brazos con una conexión de radio relativamente grande, lo que le proporciona un importante incremento de la resistencia a la fatiga.


Otro método, para aumentar más aún la resistencia a la fatiga del cigüeñal, consiste en comprimir mediante la acción de rodillos las fibras del acero de las conexiones de las muñequillas de bancada y de biela.


Las dimensiones de las muñequillas se calculan en función de las cargas que los cojinetes deben soportar, de las velocidades de régimen y de la rigidez que es necesario obtener para impedir que se produzcan deformaciones por flexión y vibraciones de torsión. Cuando un cigüeñal posee unas muñequillas que cumplen con estos requisitos, es generalmente más que suficiente para transmitir la potencia útil.


La capacidad de carga de los cojinetes es aproximadamente proporcional al producto del diámetro por la longitud de la zona de contacto con la muñequilla. Para una cierta carga y para una determinada longitud de la muñequilla, al aumentar el diámetro se incrementa la velocidad de rozamiento, pero disminuye la presión unitaria sobre el cojinete y, por esta razón, el proyectista tiene una cierta libertad de acción. Pero debe considerar que cuando los diámetros son pequeños pueden producirse deformaciones y, como consecuencia, presiones en zonas limitadas de los cojinetes, así como vibraciones de torsión. Por tanto, es aconsejable elegir unos diámetros bastante grandes para obtener mayor rigidez del cigüeñal y también mayor resistencia de los cojinetes, puesto que éstos se apoyan más fácilmente sobre toda su longitud.


El cigüeñal es taladrado para formar los agujeros de paso para el aceite necesario para su lubricación. A menudo dichos agujeros sirven además para aligerar el cigüeñal. Una buena lubricación de los cojinetes es un factor importantísimo para el buen funcionamiento y la duración de los mismos. Los cigüeñales deben agujerearse en correspondencia con los brazos de manivela (al menos uno por cada manivela) para hacer llegar el aceite desde los cojinetes de bancada a los de biela. Generalmente el aceite llega, a través de ranuras realizadas en el bloque, a cada uno de los cojinetes de bancada y desde allí se le hace penetrar en el cigüeñal por los agujeros, que generalmente son radiales; recorre los canales efectuados en los brazos de manivela y sale por otros agujeros que desembocan en la parte media de los cojinetes. Para reducir el número de agujeros pueden alargarse los taladros de los brazos de manivela hasta atravesar las muñequillas de biela; en este caso no es necesario que las muñequillas estén agujereadas axialmente.

Procesos de fabricación.

El material empleado generalmente para la construcción de los cigüeñales es de acero al carbono; en los casos de mayores solicitaciones se emplean aceros especiales al cromo - níquel o al cromo -molibdeno-vanadio tratados térmicamente. Se construyen también cigüeñales en fundición nodular que poseen unas características de resistencia semejantes a las del acero al carbono.
Cuando, a causa de las fuertes descargas, deben emplearse cojinetes con una superficie bastante dura (antifricción de aleación cobre- plomo, duraluminio, etc.), las muñequillas del cigüeñal se endurecen superficialmente mediante cementación, temple superficial o nitruración.

En un principio, el cigüeñal se obtenía de un cilindro de acero, eliminando con el torno las partes sobrantes. Los brazos de manivela, al ser circulares, se aligeraban eliminando las partes laterales, y por esta razón la sección de los brazos de manivela resultaba rectangular. Inicialmente, no se solían aplicar contrapesos. Actualmente, los contrapesos en los motores para automóviles forman siempre una parte integral del cigüeñal. Sólo en casos especiales y en motores para vehículos industriales son montados independientemente.
Las operaciones de mecanizado consisten en el desbarbado de la pieza, torneado de las muñequillas y posterior rectificado, y arranque de material para el equilibrado estático y dinámico.
Las principales operaciones de mecanización son: enderezado de la pieza en bruto antes del desbaste en torno (el enderezado debe repetirse, si es necesario, después de otras fases de mecanización), tratamiento térmico (endurecimiento superficial, revenido, bonificado y otros tratamientos), control posterior, acabado (rectificado, equilibrado y afinado). Una vez terminada la mecanización, se efectúan los numerosos controles de verificación, como son: control de la alineación de las muñequillas de bancada, control de la posición y alineación de las muñequillas de manivela, control del radio de manivela, de la ovalización y conicidad
de las muñequillas, del grado de acabado, de la retención hidráulica, etc.

Duración del cigüeñal.
El cigüeñal es la pieza del vehículo, entre las que tienen movimiento, que gira a mayor velocidad y pesa más; no obstante, está proyectado para durar, sin ser reparado, tanto como el automóvil. Las técnicas de construcción modernas, los juegos de montaje cuidadosamente controlados y los progresos en el campo de los lubricantes le aseguran un amplio margen de seguridad y una óptima fiabilidad. Sin embargo, no es raro ; y esto sucedía con mayor frecuencia en el pasado, que se produzcan averías en el cigüeñal, que deben achacarse casi siempre al conductor. Las más importantes son: la rotura por fatiga del cigüeñal y el rayado de las muñequillas.
La primera es producida por las vibraciones de torsión y por las solicitaciones anormales causadas por el bajo número de revoluciones, por el golpeteo contra la culata, por el encendido irregular en algún cilindro o, finalmente, también por el equilibrado incorrecto del cigüeñal. Especialmente, los juegos excesivos en los cojinetes de bancada causan vibraciones de flexión que pueden producir la rotura.

La segunda avería, es decir el rayado de las muñequillas, depende de la lubricación y del filtrado del aceite; esta circunstancia puede producirse por las causas más diversas: por ejemplo, acelerando el motor en frío cuando el aceite no está aún en circulación, tomando las curvas con el nivel de aceite por debajo del mínimo, viajando a plena carga con bajo número de revoluciones, o bien, finalmente, cuando el lubricante o la instalación de lubricación no funcionan correctamente. En todos estos casos mencionados, la presión del aceite es el valor que más influye para una buena lubricación y, por tanto, es aconsejable emplear un manómetro de aceite para que pueda controlarse constantemente.

En el caso de rayado de las muñequillas es necesario minorar las muñequillas del cigüeñal y proceder a su rectificación, volviendo a efectuar el montaje después con los cojinetes reducidos. La minoración es la disminución del diámetro de las muñequillas de bancada y de la biela para eliminar la parte dañada. Generalmente es posible efectuar una o dos disminuciones según la profundidad de la cementación. El valor de cada rectificación es, en general, de 0,2 mm, y el constructor lo indica en los manuales de reparación.

EXCÉNTRICA.

Tanto la excéntrica como el resto de operadores similares a ella: manivela, pedal, cigüeñal... derivan de la rueda y se comportan como una palanca.
Desde el punto de vista técnico la excéntrica es, básicamente, un disco (rueda) dotado de dos ejes: Eje de giro y el excéntrico. Por tanto, se distinguen en ella tres partes claramente diferenciadas:
El disco, sobre el que se sitúan los dos ejes.
El eje de giro, que está situado en el punto central del disco (o rueda ) y es el que guía su movimiento giratorio .
El eje excéntrico, que está situado paralelo al anterior pero a una cierta distancia (Radio) del mismo.


Al girar el disco, el Eje excéntrico describe una circunferencia alrededor del Eje de giro cuyo radio viene determinado por la distancia entre ambos.
El disco suele fabricarse en acero o fundición, macizo o no .


Utilidad.
Su utilidad práctica se puede resumir en tres posibilidades básicas:
Imprimir un movimiento giratorio a un objeto. Esto se consigue simplemente con una excéntrica en la que el eje excéntrico hace de agarradera (molinos de mano, sistemas de rehabilitación de los brazos, manivelas...) y se le hace girar sobre su eje central.

Imprimir un movimiento giratorio a un eje empleando las manos o los píes. En ambos casos se recurre más a la manivela que a la excéntrica. Pero una aplicación que no ha renunciado a la excéntrica es la conversión en giratorio del movimiento alternativo producido por un pie (máquinas de coser antiguas). Esto se consigue con el sistema excéntrica-palanca-biela.


Transformar un movimiento giratorio en lineal alternativo (sistema excéntrica-biela) Con la ayuda de una biela, transformar en lineal alternativo el movimiento giratorio de un eje (la conversión también puede hacerse a la inversa). Si se añade un émbolo se obtiene un movimiento lineal alternativo perfecto.




















































































































































































































































































































































































































































































































































































lunes, 23 de junio de 2008

CALIBRADOR PIE DE REY





CALIBRADOR PIE DE REY O VERNIER.


El calibrador vernier es uno de los instrumentos mecánicos para medición lineal de exteriores, medición de interiores y de profundidades más ampliamente utilizados. Se creé que la escala vernier fue inventado por un portugués llamado Petrus Nonius. El calibrador vernier actual fue desarrollado después, en 1631 por Pierre Vernier.

El vernier o nonio que poseen los calibradores actuales permiten realizar fáciles lecturas hasta 0.05 o 0.02 mm y de 0.001" o 1/128" dependiendo del sistema de graduación a utilizar (métrico o inglés).

miércoles, 18 de junio de 2008

BIELAS

Biela
Descripción

Consiste en una barra rígida diseñada para establecer uniones articuladas en sus extremos. Permite la unión de dos operadores transformando el movimiento rotativo de uno (manivela, excéntrica , cigüeñal ...) en el lineal alternativo del otro (émbolo ...), o viceversa.


Desde el punto de vista técnico se distinguen tres partes básicas: cabeza, pie y cuerpo.

La cabeza de biela es el extremo que realiza el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a un operador excéntrico (excéntrica , manivela, cigüeñal ...) dotado de movimiento giratorio.

El pie de biela es el extremo que realiza el movimiento alternativo . El hecho de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un émbolo ) hace que también necesite de un sistema de unión articulado.

El cuerpo de biela es la parte que une la cabeza con el pie . Está sometida a esfuerzos de tracción y compresión y su forma depende de las características de la máquina a la que pertenezca.
Las bielas empleadas en aplicaciones industriales suelen fabricarse en acero forjado y la forma se adaptará a las características de funcionamiento. En las máquinas antiguas solía tomar forma de "S" o "C" y sección constante. En las actuales suele ser rectilínea con sección variable, dependiendo de los esfuerzos a realizar.

Utilidad

Desde el punto de vista tecnológico, una de las principales aplicaciones de la biela consiste en convertir un movimiento giratorio continuo en uno lineal alternativo, o viceversa. La amplitud del movimiento lineal alternativo depende de la excentricidad del operador al que esté unido. Este operador suele estar asociado siempre a una manivela (o también a una excéntrica o a un cigüeñal).



La biela se emplea en multitud de máquinas que precisan de la conversión entre movimiento giratorio continuo y lineal alternativo. Son ejemplos claros: trenes con máquina de vapor, motores de combustión interna (empleados en automóviles, motos o barcos); máquinas movidas mediante el pie (máquinas de coser, ruecas, piedras de afilar), bombas de agua...

domingo, 15 de junio de 2008

PISTON

Se trata de un émbolo que se ajusta al interior de las paredes del cilindro mediante aros flexibles llamados segmentos. Efectúa un movimiento alternativo, obligando al fluido que ocupa el cilindro a modificar su presión y volumen o transformando en movimiento el cambio de presión y volumen del fluido.
A través de la articulación de biela y cigüeñal, su movimiento alternativo se transforma en rotativo en este último.
Puede formar parte de bombas, compresores y motores. Se construye normalmente en aleación de aluminio.

Tipos de Pistones.

El pistón es un cilindro abierto por su base inferior, cerrado en la superior y sujeto a la biela en su parte intermedia. El movimiento del pistón es hacia arriba y abajo en el interior del cilindro, comprime la mezcla, transmite la presión de combustión al cigüeñal a través de la biela, fuerza la salida de los gases resultantes de la combustión en la carrera de escape y produce un vacío en el cilindro que “aspira” la mezcla en la carrera de aspiración.
El pistón, que a primera vista puede parecer de las piezas mas simples, ha sido y es una de las que ha obligado a un mayor estudio. Debe ser ligero, de forma que sean mínimas las cargas de inercia, pero a su vez debe ser lo suficientemente rígido y resistente para soportar el calor y la presión desarrollados en el interior de l la cámara de combustión.
Veamos en esta oportunidad algunos tipos de pistones Sealed Power de Federal Mogul que les proporcionará una mejor comprensión de las características, beneficios y materiales de estos pistones para su correcta aplicación.
Comenzaremos por los materiales. Los pistones de los motores actuales usan como elemento principal el aluminio, por ser un metal con amplias cualidades.
En la fabricación de los pistones, al aluminio se le agregan otros elementos para obtener formulas adecuadas que proporcionan las características particulares necesarias según el tipo y aplicación del motor. Estas aleaciones son las que permiten obtener un producto de alta calidad como es el caso de los pistones Sealed Power.

Pistones de aluminio fundido (Sufijos P, NP)
Uno de los procesos más antiguos y aún vigente, es el de la fundición de lingotes de aluminio en grandes Crisoles (donde se calientan los metales hasta que se funden o pasan de sólido a líquido) que luego se vacían en moldes enfriados por agua bajo sistemas especiales.
Posteriormente, comienza el proceso de mecanizado, efectuado por diferentes maquinarias controladas por computadoras y por último pasan por una serie de procesos térmicos que les dan las propiedades requeridas por las empresas fabricantes de equipo original. Estos mismos pistones de la marca Sealed Power son los que tienen los vehículos que salen de la fábrica y son los mismos ofrecidos en las repuesteras como piezas de reposición.


Pistones forjados a presión (Sufijo F)
En éste proceso se utilizan trozos de barras de aleaciones de aluminio cortados a la medida y sometidos a presiones de hasta 3000 toneladas de fuerza, En los troqueles se forja con exactitud las dimensiones del pistón y las ranuras de los anillos con maquinados a precisión para brindar optima calidad y confiabilidad en el uso de estos, tanto en motores de uso diario como de trabajos pesados e incluso en los motores de autos de competencias

Pistones Hipereutecticos (Prefijo H)
Estos pistones son fabricados con modernos sistemas de la más alta tecnología metalúrgica en la cual se emplean nuevas formulaciones que permiten agregar una mayor cantidad de silicio, lográndose una expansión molecular uniforme de los elementos utilizados en su composición. Esta técnica de manufactura proporciona a éstos pistones características especiales, tales como soportar mayor fuerza, resistencia y control de la dilatación a temperaturas altas, disminuyendo el riesgo de que el pistón se pegue o agarre en el cilindro, la vida útil es
mayor ya que las ranuras de los anillos y el orificio del pasador del pistón son más duraderas, además se pueden instalar en los nuevos motores e igualmente se usan en motores de años anteriores. Esta particular tecnología de los pistones Sealed Power se impone en especial para las nuevas generaciones de motores de alta compresión. Al usar pistones con prefijo “H” su reparación será confiable.

Pistones con capa de recubrimiento (Sufijo C)

Los primeros minutos de funcionamiento de un motor nuevo o reparado son cruciales para la vida del motor. Los pistones de la marca
Sealed Power han estado a la vanguardia de la tecnología del recubrimiento de las faldas del pistón. Inicialmente se utilizó el estaño (éste le da un color opaco figura 3) pero por ser nocivo a la salud ha sido eliminado por los fabricantes de pistones. En sustitución se está aplicando el nuevo recubrimiento anti-fricción compuesto por molibdeno y grafito en las faldas (dándole un color negro, figura 4).
Este proceso patentado por Sealed Power extiende la vida útil de los motores que lo usan, evita que los pistones se rayen, ayuda a prevenir daños por la lubricación inadecuada y mejora el sellado de los pistones.
También se usan los pistones sin recubrimiento que tienen una apariencia brillante por el color del aluminio al ser maquinado.



PARTES Y FORMAS DE UN PISTÓN.

El pistón tiene cuatro partes principales que son :
- La cabeza del pistón que recibe el calor y el impulso de los gases de la combustión.
- La zona de los anillos que asegura la retención de los gases y del aceite de lubricación; al mismo tiempo sirve como disipadora de calor.
- El alojamiento del bulón por medio del cual se une a la biela.
- La falda, cuya función es guiar el movimiento dentro del cilindro y ceder el resto del calor al fluido refrigerante.
La parte que generalmente varía o que presenta mayores diferencias según el diseño es la cabeza del pistón. Estas variaciones se realizan para aumentar o disminuir la relación de compresión y/o para acomodar las válvulas cuando se encuentran abiertas. Dentro de las más comunes se encuentran:

Pistón de cabeza plana

Utilizado en un principio cuando se empezó a desarrollar el motor de combustión interna y en aquellos motores que no requieren alta potencia, como pueden ser los de plantas eléctricas, vehículos pequeños y motores industriales pequeños. Algunos poseen trabajos sobre la cabeza para dar espacio a las válvulas.

Pistón de alta compresión

Son pistones diseñados para aumentar la relación de compresión, su forma en la cabeza depende del tipo de cámara de combustión, utilizados únicamente en motores a gasolina y no en diesel.

Pistón de cabeza cóncava

Este tipo de pistón es utilizado para disminuir la relación de compresión, generalmente en motores Diesel y/o turbos.


Pistón especial

Existen ciertos tipos de pistones que se realizan bajo pedido según sus aplicaciones como se puede ver en el caso de la fotografía un pistón forjado de alta compresión con cavidades para las cuatro válvulas por cilindro.