calculos de motor

Bermeo / Parmetros geomtricos del Motor

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CALCULOS DE UN MOTOR DE CUATRO TIEMPOS DATSUN 1500CC. PRACTICA # 2 DE MOTORES I

UNIVERSIDAD POLITCNICA SALESIANA ECUADOR Mario Bermeo.

Resumen

Abstract

El funcionamiento de un motor de 4T a gasolina esta, ligado a los parmetros que deben cumplir en cada una de las fases de funcionamiento las cuales son realizadas en dos carreras del cigeal (360), conociendo cada una de las etapas y como se realiza y cuales son los parmetros presentes en cada una de ellas. El siguiente documento contiene los pasos que se deben seguir para realizar el clculo, de la Relacin de Compresin (Rc), Volumen Unitario (Vu), Volumen de la Cmara de Combustin (Vcc), Carrera (s), y el Volumen Total (Vt), estos trminos son muy familiares al momento de hablar de cual va a ser el rendimiento del motor ya que se estn obteniendo valores con los cuales se puede realizar mejoras en el motor para hacerlo mas eficiente realizando modificaciones de los elementos, con un sustento tcnico. A partir de las de las indicaciones brindadas por el Profesor Tutor, tambin se va a realizar la determinacin de los valores de radio de manivela (r), y longitud de manivela (l), y con diferentes ngulos del cigeal poder determinar la carrera del pistn, haciendo una verificacin de la medida obtenida tanto del en el cilindro y con la formula de calculo de la carrera, realizada desde la parte del anlisis matemtico del Conjunto Biela Manivela. Con los valores obtenidos se realizara comparaciones y dar conclusiones de cuales son los parmetros importantes, para tener una efectividad con los clculos para la obtencin de los valores que definen las caractersticas funcionales del motor. Palabras Clave: Relacin de Compresin, Conjunto Biela-Manivela, Clculos motor 4t.

Running an engine 4T gasoline this, linked to the parameters to be met in each of the stages of operation which are conducted in two runs of the crankshaft (360 ), knowing each of the stages and it is carried out and parameters which are present in each. The following document contains the steps to be followed to perform the calculation of the compression ratio (Rc), Unit Volume (Vu), Volume Combustion Chamber (VDC), Race (s) and the Total Volume (vt), these terms are very familiar when talking of what will be the performance of the engine and being obtained values with which you can make improvements to the engine to make it more efficient making amendments to the elements, with a livelihood technician. From the indications provided by the Teacher Tutor will also be performed to determine the values of crank radius (r) and length of crank (l), and with different crank angles to determine career piston, making verification of the measurement obtained in both the cylinder and the calculation formula of the race, held from the mathematical analysis of Biela set - Crank. With the values obtained, and comparisons will be made to conclusions which are important parameters to have an effectiveness calculations to obtain the values that define the functional characteristics of the engine. Keywords: Compression Ratio, Rod-Crank Set Calculations 4t engine.


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1. Introduccin Un ciclo de trabajo se desarrolla en 2 vueltas de cigeal. Un ciclo de trabajo consta de 4 tiempos, y son: admisin, compresin, expansin y escape.1 Los motores necesitan del oxgeno del aire y combustible para su funcionamiento; (La atmsfera se compone de muchos elementos y compuestos qumicos, pero los principales son el nitrgeno (78,08%), el oxgeno (20,94%), el argn (0,93%) y el dixido de carbono (0,03%)).2

Ciclos de Funcionamiento del Motor.

1. Admisin: Cuando el pistn realiza movimiento descendente, existe una depresin en el interior del cilindro a una presin de 0.1-0.2 Bar, con este ciclo la mezcla es ingresada en el interior del cilindro. El pistn va desde PMS a PMI y la vlvula de admisin de abre.

2. Compresin: En este ciclo el pistn pasa del PMI a PMS las vlvulas de Admisin y escape cerradas, haciendo que la mezcla sea comprimida de 7 a 11 del valor inicial del volumen inicial del cilindro, En la compresin se desarrolla una temperatura de 400C a 600C, por lo cual la presin final de compresin puede estar entre 12 a 18 Bares.

3. Explosin o Expansin (Trabajo): Ciclo

se realiza ya con el salto de la chispa para la quema de la mezcla, el salto de la chispa se da en 2milisegundos y a una velocidad de combustin de 20 m/seg, en este ciclo la presin alcanzada es de 30 a 60 Bar, y a una temperatura de 2000 a 2500 C. El pistn va desde PMS a PMI.

4. Escape: En este proceso el Pistn va desde

PMI a PMS, la vlvula de escape se abre

1 (UPS, 2014) 2 (UPS, 2014)

para permitir la salida de los gases ya utilizados la presin disminuye de 3-4 Bar, realizando as el ciclo de trabajo el motor.

Figura 1. Ciclos de Funcionamiento de un motor de 4

Fuente: (Motor de 4T, 2014)

2. Materiales y Herramientas

Herramientas Motor de Combustin Interna. Juego de dados en mm (10, 12, 13, 14,

19, 22). Martillo de Goma. Racha, Palanca de fuerza, viribiqu,

extensin pequea y mediana. Llaves mixtas (boca y corona), (10, 12,

13, 14, 19, 22)mm. Calibrador analgico. Dados hexagonales. Nivel. Probeta.

Materiales Mandil. Jabn. Franela. Cuaderno, lpiz, borrador. Aceite Hidrulico.


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3. Mtodo para la realizacin de la Practica.

PROCEDIMIENTO

1. Realizar el despiece del motor ya con los pasos conocidos, realizando la utilizacin de las herramientas adecuadas para agilitar el proceso.

2. Colocacin de los elementos de manera ordenada para, no confundir al momento de armado.

3. Realizar las mediciones, en la culata el Vcc, en el bloque motor Vu y s.

4. Sacar un pistn para tomar las medidas de la biela para la obtencin de los valores r y l.

5. Medicin del giro del cigeal, para comprobar la carrea del pistn con la formula matemtica analizada en clase.

6. Realizar el calculo y comprobar. 7. Armado del motor.

4. Desarrollo de la Prctica

1. Con los elementos del motor ya listos para

realizar la mediciones se procedi a tomar las medidas de la biela para obtener los valores de r y l.

Figura 2. Medicin en la biela.

Fuente: Autor

2. Tambin se realizo las mediciones en el cigeal para obtener valores para, determinar tanto el radio de biela y la longitud de biela. Se realizo la medicin del

cojinete de biela, cojinete de bancada y una contrapesa, para luego hacer una diferencia y de los valores necesarios para obtener el valor de r.

Figura 3. Medicin de elementos del cigeal para la

obtencin de r. Fuente: Autor

3. Se procede al calculo del Vcc, se nivela el

cabezote, se utiliza liquido para el llenado de la cmara de combustin, con la ayuda de la probeta se puede determinar el volumen de la misma, teniendo en cuenta, que en pistn tambin se deposita liquido y el espesor del empaque.

Figura 4. Nivelacin del Cabezote.

Fuente: Autor


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Figura 5. Calculo del Vcc. Fuente: Autor

4. Medicin de la carrea y dimetro del Pistn, con la ayuda del calibrador.

Figura 6. Calculo de dimetro y carrera. Fuente: Autor

5. Clculos con los valores Obtenidos. 5.1 Calculo de Volumen Unitario y Volumen Total.

Elemento Valor (mm)

Dimetro del Cilindro 83mmm

rea el Cilindro 5410.60mm2 Carrera del Pistn 72mm

Numero de Cilindros 4 cilindros Desarrollo ! = !"#"$%&' !"##$"

! = 5410.60! 72 ! =389563.77!

= .

Volumen Total ! = ! #!"#"$%&'(

! = 389! 4 =1556

5.2 Clculo de la Relacin de Compresin.

Elemento Valor Volumen cmara de

Combustin 44cm! Volumen del Pistn 2.5cm! Espesor de Empaque 1cm! !! = 44cm! 2.5cm! 1cm! = .


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Relacin de Compresin ! = ! + !!!! ! = 389.56! + 47.5 cm!47.5 cm! = . = : 5.3 Clculo del valor del sistema BielaManivela, para obtencin de la carrera en posicin del Pistn.

Ecuacin Utilizada para el calculo, los valores que se obtuvo fue: = . = = . = ()

= cos + 1 sin !

En la siguiente tabla se muestra el valor de la incgnita en funcin del ngulo medido, y los valores obtenidos anteriormente.

Valor en Grados() Medida Formula Medida Calibrador Error

0 17.075cm 0cm 0 /6 16.41cm 15.76cm 0.65 cm /3 14.76cm 12.46cm 2.30cm /2 12.72cm 8.38cm 4.34cm

2/3 10.97cm 4.87cm 6.095cm 5/6 9.87cm 2.68cm 7.19cm 9.5cm 1.94cm 7.56cm

7/6 9.87cm 2.68cm 7.19cm 4/3 10.97cm 4.87cm 6.095cm 3/2 12.72cm 8.38cm 4.34cm 5/3 14.76cm 12.46cm 2.30cm

11/6 2.30cm 1.65cm 0.65cm 2 17.06cm 0cm 0

6. Comparacin de Resultados.

Con las mediciones realizadas, y el Volumen total define la cilindrara del motor, ya que se puedo verificar que era el cilindraje que se mencion anteriormente. La relacin de compresin esta en el rango de los motores a gasolina ya que la calcula se tuvo de 9:1, es un valor que esta en el rango para un motor de combustin interna. El resultado de la carrera obtenida tanto con la medicin con el calibrador y la aplicacin de la formula presenta un error, debido a la manera de tomar la medida con el calibrador, y la aplicacin de los valores de longitud de biela y distancia de manivela, en la formula entrega la medida de carrera.

7. Conclusiones.

Con la realizacin de la practica se pudo conocer mas a fondo la manera de cmo se acumula la mezcla(aire-gasolina), en la cmara de combustin y cuales son tambin los elementos que tambin forman parte e la cama de combustin. Para la medicin de la cmara de combustin, se debe tener cuidado de que las vlvulas estn cerradas para que no haya alteracin en la medida, y tener en cuenta los elementos que intervienen en la cmara de combustin interna de un Motor. Para la obtencin de los datos del sistema Biela_manivela, se debe tomar los datos necesarios para que se exacta la media y no tener problemas al momento de realizar el reemplazo de la formula. Para la obtencin la medida de carrera con relacin de giro del cigeal, hay que seal un punto fijo para poder partir y as las medidas que se tenga con el calibrador no sean herradas y poder verificar el error comprendido entre el calibrador y el valor entregado por la formula.


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Tambin se considera que la variacin de los resultados que se dan por el calibrador, son debido al desgaste del mismo ya que cuenta con una apertura en las puntas, y tambin existe desgaste en el piston, chapa de biela.

Bibliografa UPS, I. A. (2014). Gu de Practica de Motores I. 3-4. (24 de 10 de 2014). Obtenido de Motor de 4T: http://1.bp.blogspot.com/_o4A2u0WCBmg/TSYbcQ-PYJI/AAAAAAAAAFk/udhSiwMMNlg/s1600/funcionamiento.jpg

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