conjunto piston biela cigueñal monoblock rectificado

Montaje y Ajuste de Motores de Combustión Interna - I

CONJUNTO: PISTÓN, BIELA, CIGÜEÑAL Y MONOBLOC

RECTIFICADO – MÁQUINA RECTIFICADORA

I. PISTÓN

Funciones y solicitación

El pistón tiene tres funciones esenciales que cumplir:

- Cerrar y obturar de modo móvil la cámara de combustión del motor respecto al cárter o caja de cigüeñal.

- Tiene que recibir la presión de los gases formados en la combustión ya través de la biela trasmitirla al cigüeñal como fuerza de torsión. Al mismo tiempo trasmite a las paredes del cilindro las fuerzas laterales que aparecen.

- Tiene que trasmitir el calor cedido por los gases de combustión a la cabeza del pistón en su mayor parte y tan rápidamente como sea posible, a las paredes del cilindro y con ello al medio refrigerante empleado

Fuerza ejercida sobre el pistón En los motores Otto, sobre la cabeza del pistón actúa una presión de combustión de 30bar a 60 bar. Esto equivale, con un pistón de 80mm de diámetro, a una fuerza de 1500 daN a 3000 daN ejercida sobre el pistón. La pared del pistón debe soportar una presión lateral de 5 bar ó 0.5 N/mm2.

Fuerza lateral Cuando el pistón es comprimido alternativamente contra la pared del cilindro.

Rozamiento El vástago del pistón, las ranuras para los aros y cubos para el perno están solicitados a fricción. El rozamiento y el desgaste que ello comporta deben ser disminuidos tanto como sea posible mediante una adecuada elección de los materiales, cuidadoso mecanizado de las superficies de deslizamiento y correcta lubricación.

Calor Debido a la combustión de la mezcla combustible-aire se producen en la cámara de combustión temperaturas que oscilan entre los 2000°C y los 2500°C una gran parte del calor de la combustión pasa a través de la cabeza del pistón.

1


Materiales para los pistones

Materiales para pistones

Grupo de aleación

Densidad Kg/dm3

Observación

Aleaciones de aluminio y silicio.

Al Si 12 Cu Ni

2,7Cuando mayor sea el contenido de Si, tanto menor es la dilatación térmica y tanto menor el desgaste pero mayores las dificultades de mecanizado y fabricación. Fundición en coquilla o prensada, tratamiento térmico.

Al Si 18 Cu Ni

2,68

Al Si 25 Cu Ni

2,65

Constitución

La cabeza La cabeza del pistón es plana. La forma de la cabeza del pistón resulta también influida por la de la cámara de compresión y por la disposición de las válvulas. El espesor de la cabeza del pistón se rige por la cantidad de calor que hay que evacuar así como la presión máxima de servicio.

La zona de Anillos Donde van ubicados los anillos, 2 de compresión y 1de lubricación. Los anillos de compresión se encargan del cierre estanco del pistón en el cilindro con respecto al cárter. Con ello se evita que los gases pasen al Carter y provoquen pérdida de potencia y deterioro del aceite

El vástago del pistón Sirve para guiar el pistón en el cilindro. Transmite también a la pared del cilindro los esfuerzos laterales que se producen con el movimiento de la biela.

Los cubos de pernoTransmiten el esfuerzo del pistón correspondiente. Van apoyados contra la cabeza del pistón

2


Daños en el pistón

Daño Causa

1.Cabeza del pistón mellada y quemada Mezcla carburante demasiado pobre,

bujías demasiado calientes, forma incorrecta de los electrodos, efecto de proyectil de las bujías

2.Pistón solicitado por una sola parte, fuerte desgate de anillos, cabeza agarrotada por el calor

Montaje inclinado del pistón (no a escuadra)

3.Pistón que ha funcionado con escasa lubricación (aceite diluido por combustible).

Filtro de aceite obturado, arranque automático defectuoso, válvula de aguja del flotador atascada

4.Pistón que ha funcionado en seco, abrasión en el vástago, agarrotamiento del perno.

Falta de aceite o aceite no apropiado.

3


II. BIELA

Misión y solicitaciones La biela tiene dos misiones especiales que cumplir sirve de unión entre el pistón y el cigüeñal y transforma el movimiento rectilíneo alternativo del pistón en movimiento rotativo del cigüeñal. Transmite la fuerza del pistón al cigüeñal y crea en este un momento de giro. La biela está sometida a elevadas solicitaciones: la presión del gas sobre la cabeza del pistón genera grandes fuerzas de presión

Materiales empleados en las bielas La biela debe estar dotada de gran resistencia mecánica; su masa ha de ser lo menor posible, para mantener pequeñas las fuerzas de inercia. El material más empleado es el acero mejorado (0,35% a 0,45% de carbono, aleado con cromo o manganeso y silicio, o cromo y molibdeno).

Constitución

Vástago de biela Une el pie de la biela con la cabeza de la biela

Pie de la biela Envuelve al cojinete de biela que se configura a modo de cojinete partido de deslizamiento

4


III. CIGUEÑAL

Misión y solicitaciones El cigüeñal tiene la misión de transformar la fuerza del pistón transmitida por la biela en un par de fuerzas, creando un momento de giro.la mayor parte de ese momento se transfiere al embrague, y una pequeña parte al accionamiento de las válvulas, la bomba de aceite y el distribuidor de encendido, los equipos de alimentación de combustible y refrigeración del motor, y el alternador. Además, va acoplada al volante de impulsión. El cigüeñal está sujeto a grandes solicitaciones. En cada carrera, pistón y biela deben ser acelerados y desacelerados por el cigüeñal. Con ello, aparecen poderosas fuerzas de inercia. Además, sobre el cigüeñal actúan grandes fuerzas centrifugas. Ante las fuerzas presentes, el cigüeñal es solicitado a torsión y a flexión; también es solicitado por las oscilaciones de torsión, y en los apoyos, además, está sometido a desgaste.

Materiales para el cigüeñal El cigüeñal se fabrica de acero mejorado (por ejemplo, 37 MnSi 5), de acero nitrurado (por ejemplo, 34CrAl 6).el cigüeñal debe poseer gran resistencia a la solicitación alternativa y, en los apoyos, la dureza necesaria.

Constitución Todo cigüeñal posee muñones dispuestos en línea para su apoyo en el bloque del motor y los muñones para recibir los cojinetes de las bielas. Ambas clases de muñones están todos ellos enlazados por los llamados brazos del cigüeñal. Desde los muñones de apoyo unos taladros de engrase inclinados pasan por los brazos del cigüeñal y llegan a los muñones de los cojinetes de biela. La forma del cigüeñal depende del número de cilindros, del número de apoyos, de la longitud de la carera, de la disposición los cilindros y del orden de encendido

5


Cojinetes del cigüeñal (cojinetes de bancada) Los cojinetes tienen la misión de servir de apoyo y guía al cigüeñal. Se hacen casi siempre en forma de cojinetes de fricción partidos, igual que los de las bielas. El asiento del cojinete es una parte de bloque del cigüeñal, y sobre él se atornilla la tapa del cojinete (sombrete). Asiento y tapa del cojinete forman el alojamiento donde se montan los casquillos del cojinete. Generalmente los cojinetes están fabricados de Cu Pb Sn

IV. MONOBLOCK (Bloque de cilindros)

Definición Es el cuerpo del motor Es una pieza fundida en hierro o aluminio que aloja los cilindros de un motor

así como los soportes de apoyo del cigüeñal. El monoblock contiene internamente a los cilindros, los pistones, la biela, el eje

cigüeñal, los engranajes de distribución, los buzos, las varillas y la red de lubricación. Externamente soporta a la bomba de agua, a la polea, al cárter, al sistema de embrague, al filtro de aceite, a la bomba de gasolina, al distribuidor, etc.

Funciones del monoblock Además de alojar a los cilindros, donde se mueven los pistones, el bloque del

motor soporta la culata en la parte superior y el cárter en la parte inferior. En el interior del bloque existen también cavidades tubulares a través de las

cuales circula el agua de enfriamiento, así como el aceite de lubricación cuyo filtro también es generalmente fijo a la estructura.

El bloque tiene conexiones y aperturas a través de las cuales varios otros dispositivos son controlados a través de la rotación del cigüeñal

6


V. RECTIFICADO (MAQUINA RECTIFICADORA)

Rectificado de biela Cuando se compruebe que el diámetro mayor de la biela no está perfectamente circular, se procederá a su rectificación en la máquina herramienta especial. Una biela deformada hace que el cojinete se desgaste solo en su parte central y no en los costados. Sobre cargando el área en contacto, con el consiguiente recalentamiento. Cuando se coloca una bocina en el diámetro menor de la biela, hay que rectificarla de acuerdo con la tolerancia indicada, antes de colocar el pín.

7


Máquina rectificadora de biela

Rectificado de cigüeñal La rectificación del eje cigüeñal se hace empleando un torno especial y de gran precisión. Cuando los codos o los puntos de apoyo del cigüeñal se han gastado o presentan rayaduras o deformaciones, hay que proceder a su rectificación. Los codos o muñones y los puntos de apoyo del cigüeñal se rectifican con una piedra de esmeril seleccionada de acuerdo a la dureza del eje, y refrigerada constantemente durante el trabajo. Empleándose también un micrómetro exterior para hacer las comprobaciones con suma precisión.

Máquina rectificadora de cigüeñal

8


Rectificado de Monoblock (Bloque de cilindros) Cuando el desgaste del cilindro sobrepasa los límites permisibles de conicidad y ovalizacion, deben rectificarse a la súper medida inmediata superior. La rectificación se realiza empleando un torno vertical (especial). El corte del material del cilindro se realiza por medio de una cuchilla, la cual avanza controlada por un micrómetro. Las paredes del cilindro se rectifican con una cuchilla hasta 0.001 a 0.002 milésimas de pulgada menos que la medida final, luego, se le da el acabado con una piedra hasta conseguir la tolerancia que debe existir normalmente entre el cilindro y la falda del pistón; quedando además el cilindro con un acabado de rayas entre cruzadas.

Máquina rectificadora de cilindros

9

conjunto piston biela cigueñal monoblock rectificado

Documents