INGENIERÍA AUTOMOTRIZ MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA II CUENCA-ECUADOR

COJINETES La aleación de cobre y plomo puede contener una pequeña porción de estaño o de Zinc, que facilita su unión íntima aunque modifica sus características. Se utilizan igualmente cojinetes de bronce provistos de material antifricción (aleaciones Cu - Sn - Zn).

COJINETES Los cojinetes de los motores diesel también deben cumplir las siguientes finalidades:  Resistencia al gripado.  Facilidad de incrustación.  Conformabilidad.  Resistencia a la fatiga y corrosión.

COJINETES Para la elaboración de los cojinetes existe una técnica que consiste en realizar un depósito electrolítico a base de plomo sobre el revestimiento antifricción de los casquillos para facilitar el rodaje.

COJINETES Los cojinetes axiales están destinados a absorber los empujes longitudinales del cigüeñal, su constitución es idéntica al cojinete radial, se denominan también arandelas de fricción.

CIGÜEÑAL El material por lo general es el acero forjado, en cuya composición puede entrar en proporciones variables el cromo, el níquel, el molibdeno y otros componentes como el magnesio y el silicio.

CIGÜEÑAL  Las muñequillas del cigüeñal después del mecanizado, se tratan térmicamente o por inducción, o se cementan, lo que le confiere una dureza de 180Kg/mm pudiendo alcanzar la capa endurecida de 3 a 5 mm. Un tratamiento químico (parkerizado), mecánico (rodillado) o incluso el cromado duro de las muñequillas puede también efectuarse después de la rectificación.

CIGÜEÑAL Un cigüeñal se caracteriza por las definiciones siguientes:  Las muñequillas de apoyo que giran en los cojinetes de bancada.  Las muñequillas de biela unidas a las de apoyo por los codos del cigüeñal, soportan las cabezas de biela.

CIGÜEÑAL El ángulo formado entre si por las muñequillas de biela (tomadas de dos en dos) depende del número de cilindros; es de l80° para un cuatro cilindros y 120° para un seis cilindros, etc.

CIGÜEÑAL El cigüeñal lleva contrapesos para su equilibrio estático y dinámico, estos contrapesos pueden ser postizos si son de dimensiones grandes. Dispone también de taladros y canales internos de engrase y a veces de cámaras obturadoras con tapones, estas cámaras constituyen una reserva de aceite.

CIGÜEÑAL El cigüeñal debe poseer un antivibrador y un compensador inercial de par

CIGÜEÑAL  El cigüeñal esta construido Integral (cuando es pequeño), y en partes (cuando es grande).

BIELAS Las bielas son las que transmiten el movimiento del pistón al cigüeñal, están constituidos con un acero especial de estampación, y pueden recibir tratamientos especiales.  Es posible fabricar bielas con fundición esferoidal o nodular, pero no está muy difundida.  El cuerpo de la biela puede tener sección en “I”, “H” o incluso puede ser tubular.

BIELAS La biela tiene además tres partes: pie, cuerpo y cabeza, cada uno de ellos en este caso tienen características especiales tales como:

BIELAS Pie de biela, solo en los motores pequeños y medianos se adopta el sistema de fijación por bulón flotante, o en otras palabras, la unión entre biela y pistón todavía se realiza en el interior del pistón, pero en los motores grandes, la forma de unión varía notablemente, el pistón se fija a la biela por pernos.

BIELAS  Cuerpo de biela, En los motores pequeños no existe diferencia, se mantiene la forma clásica, pero en los grandes, el cuerpo de la biela debe ser articulada.

BIELAS Cabeza de biela, la diferencia notable entre motores pequeños, medios y grandes, es la forma de unión con el sombrerete, la misma que puede ser recta o inclinada, la recta se utiliza en motores cuyo diámetro del cilindro es grande y cuya caja de cigüeñal es espaciosa, las dos restricciones deben cumplirse caso contrario no facilitaría el movimiento y desmontaje de los elementos.

BIELAS La inclinada es para motores con diámetro de cilindro pequeños y caja de cigüeñal no espaciosa.

BIELAS Para las cabezas inclinadas, es necesario la utilización de artificios para asegurar el mejor agarre o fijación de las mismas, por lo que, en las superficies de contacto entre ellas se practican:  Casquillo de centrado.  Dientes de sierra.  Encajes.

BIELAS Como conclusión se puede afirmar que la cabeza de biela debe responder siempre a éstos puntos de vista: a). Debe ofrecer un apoyo rígido al casquillo de cojinete, que es casi siempre delgado. b). Debe soportar los esfuerzos de compresión y tracción que le envía el vástago y pasarlo al casquillo del cojinete. c). La unión con la sección transversal del cuerpo ha de realizarse con grandes radios de transición sin variar la sección. d). Su forma de garantizar un acabado de estampado o forjado económico. e). Los tornillos de fijación han de permitir maniobrar con facilidad durante el montaje y desmontaje, debiendo además sujetar bien la tapa del cojinete.

BIELAS Además del material utilizado, y de las consideraciones expuestas, hay que tomar en cuenta otros factores en la fabricación de las bielas y su mecanizado:  Los ejes de pie y cabeza deben ser paralelos.  El entre eje debe tener una gran precisión, tolerancia cero.  El asiento de los semicojinetes deben tener tolerancias muy estrechas.  Torneado del casquillo interior con gran precisión para facilitar un montaje deslizable.  La tolerancia de peso de 10 a 20 g. entre bielas.

TIPOS DE BIELAS PARA MOTORES EN V Bielas Laterales.- En los motores en V se montan dos bielas en cada muñequilla del cigüeñal, una al lado de la otra, motivo por el cual uno de los bloques queda mas avanzado que el otro como se ve en la figura.

TIPOS DE BIELAS PARA MOTORES EN V Bielas Ahorquilladas: También se utilizan estos montajes de (dos cabezas) con otra normal y de cabeza algo mas estrecha en medio como se aprecia en el grafico.

Bielas Articuladas.- Son las que solo una posee cabeza mas ancha y con cuatro tornillos mientras que la otra se encuentra sujeta a uno de los extremos de dicha cabeza o mediante una articulación como se muestra. TIPOS DE BIELAS PARA MOTORES EN V

PISTONES Los pistones o émbolos son las partes más difíciles de poner a punto para los diseñadores y fabricantes antes de lanzar un nuevo motor diésel.

Los pistones son órganos vitales del motor, donde cumplen múltiples funciones, por lo que su diseño es una constante evolución por encontrar el rendimiento térmico óptimo del motor diesel. PISTONES

El material utilizado para la construcción fue la fundición gris, en la actualidad dicho material sólo queda destinado para la construcción de pistones para motores extra grandes. PISTONES

Para motores pequeños y medios se utiliza aleaciones ligeras para la construcción de los pistones; el material más común es: aluminio-cobre, aluminio-cobre-níquel o hierro y aluminio- silicio; ésta última composición presenta un coeficiente de dilatación muy bajo. PISTONES

Las características principales de los pistones serán:  Forma del fondo y de la cabeza, que depende del sistema de inyección utilizado.  Altura del eje de fijación (bulón)  Perfil de la falda.  Disposición de los segmentos. PISTONES

Debido a las altas presiones de trabajo y a las condiciones térmicas a las que están sometidos los pistones, es necesario disponer de una cabeza muy gruesa. La presión máxima de combustión, que varía de 75 a 150 Kg/cm2 son factores importantes para evaluar las cargas mecánicas. PISTONES

El bulón a diferencia de los motores Otto, tiene mayor diámetro y longitud por las mayores cargas de debe soportar. Por lo general el bulón es del tipo flotante y se fija con seguros de acero. PISTONES

Otra característica de los pistones es la disposición de los segmentos en algunos pistones todos los segmentos están por encima del bulón y en otros casos los rascadores están por debajo del bulón. PISTONES

Para evitar el recaldado de las gargantas que alojan los segmentos de compresión, se disponen en el pistón gargantas postizas de fundición austenítica. PISTONES

Finalmente el diseño de la falda del pistón a fin de evitar el agarrotamiento y obtener una superficie de apoyo y favorecer la transmisión térmica se les construye con chapa de acero en forma circular o en placas (controlan la dilatación térmica). PISTONES

También se aplica una protección superficial a la falda para facilitar el rodaje y evitar el agarrotamiento accidental en frío por falta de engrase o durante las sobrecargas pasajeras. Se utiliza a este efecto, plomo, cadmio, zinc, o estaño por galvanoplastía, o bien, aplicaciones de grafito o tratamientos especiales (fosfatación, parkerización). PISTONES

La temperatura de los pistones es uno de los factores que limitan la potencia en estos motores; sus principales efectos sobre los pistones son el engomado y el desgaste de los flancos de las gargantas, la aparición de fisuras por esfuerzos térmicos e incluso, a veces fusiones locales. CARGA TÉRMICA EN LOS PISTONES

Se estimarse en un 70% es el calor evacuado por los segmentos, en particular por el de fuego (90%, aproximadamente). CARGA TÉRMICA EN LOS PISTONES

El riesgo del engomado en los pistones se produce alrededor de los 210°C, cuando se utiliza aceite mineral sin aditivos; y hacia los 270°C con aceites detergentes. CARGA TÉRMICA EN LOS PISTONES

Para superar este problema se colocan dispositivos para refrigerar los pistones.  Proyección de aceite, pie de biela  Circulación interna de aceite  Circulación de aceite en cámara anular  Por aletas internas CARGA TÉRMICA EN LOS PISTONES

SEGMENTOS Tiene la misión de asegurar la estanqueidad, evacuar otra el calor del pistón hacia el cilindro y proteger la película de aceite entre estos dos órganos.

SEGMENTOS El material base en la actualidad es el acero; los segmentos pueden recibir distintos tratamientos superficiales: cromado para disminuir el desgaste, estañado para facilitar el rodaje, fosfatación y otros para reducir las posibilidades de desgaste y pasos de llama.

Los segmentos en general se caracterizan por:  Diámetro exterior  Altura,  Espesor radial  Forma (rectos. biselados, solapados). SEGMENTOS

Pueden establecerse dos clases de segmentos, según su función:  Los segmentos de compresión, al primero de los cuales se le llama, generalmente, de fuego.  Los segmentos rascadores cuya función es la de regularizar la lubricación de los cilindros. SEGMENTOS

Por lo general de 2 a 3, existen de diferentes formas, siendo los más utilizados: el cilíndrico, cónico, con chaflán de torsión, trapezoidal. SEGMENTO DE COMPRESIÓN

Sus caras son paralelas, no obstante, en motores en los que la temperatura en las proximidades de éste puede alcanzar más de 220 se utiliza frecuentemente un segmento trapezoidal.  Esta cromado por lo general, en algunos motores la capa tiene un bombeo en la periferia de un espesor máximo de 0,10 mm.  Cuando el cromado no se puede realizar en la cara de contacto radial, se coloca una capa de molibdeno en una ranura practicada en el segmento.  También se utiliza el tungsteno, el ferrox y otras aleaciones a base de níquel. CARACTERÍSTICAS DE LOS SEGMENTOS DE FUEGO

Son cónicos (conicidad de 30´), para facilitar el rodaje e impedir la subida de aceite a la cámara de combustión.  Pueden tener rebaje o no, como también estar provisto de chaflán de torsión. CARACTERÍSTICAS DE LOS SEGMENTOS DE COMPRESIÓN

Se encuentran en una gran variedad de formas, desde el segmento con rebaje en forma de pico de águila con ó sin expansor, el segmento de labios rectos, y el de garganta, hasta los segmentos múltiples con expansor o sin él. Ciertos rascadores tienen un segmento radial y otro axial. CARACTERÍSTICAS DE LOS SEGMENTOS RASCADORES

Según la forma y situación de la cámara de combustión, la disposición del inyector y de los conductos de admisión de aire, se proyecta la forma de la culata que caracteriza a cada motor diesel mientras que los motores de gasolina no disponen generalmente, más que de una culata, los motores diesel con cilindros en línea, están frecuentemente equipados con una culata por cada cilindro, o una por cada grupo de dos a tres cilindros. CULATA

Las culatas pueden ser de fundición o aleación ligera y presentan numerosos taladros y partes mecanizadas destinadas a recibir los asientos de las válvulas, sus guías, los inyectores, las cámaras de turbulencia, las bujías de precalentamiento, los colectores etc. CULATA

Otro problema que se presenta en estos motores es la estanqueidad entre el bloque de cilindros y la culata, debido a las altas presiones y temperaturas que alcanza, es imprescindible también un alto grado de hermeticidad y resistencia al calor, este problema se supera con la fabricación de juntas especiales, las que tienen en la periferia que coincide con el cilindro un aro metálico blando, pero muy resistente que recibe directamente la presión de cierre de los pernos de fijación, dicha junta dispone también de elementos elásticos (caucho) para sellar los circuitos de lubricación del motor. CULATA

MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA II GRACIAS POR SU ATENCIÓN MATERIAL ELABORADO POR: ING. JUAN FERNANDO CHICA M.Sc. DOCENTE – UPS. FIN CLASE DIÉSEL 1.2