cigüeñal

cigüeñal, pistones y volante

El cigüeñal, a veces casualmente abreviado a manivela, es la parte de un motor que traduce el movimiento alternativo del pistón lineal en rotación.,

requisito

normalmente se conecta a un volante de inercia, para reducir la característica de pulsación del ciclo de cuatro tiempos, y a veces un amortiguador de torsión o vibración en el extremo opuesto, para reducir las vibraciones de torsión a menudo causadas a lo largo del cigüeñal por los cilindros más alejados del extremo de salida que actúan sobre la elasticidad torsional del metal.,

Design

Los motores grandes suelen ser multicylinder para reducir las pulsaciones de golpes de disparo individuales, con más de un pistón unido a un cigüeñal más complejo; pero muchos motores pequeños, como los que se encuentran en ciclomotores o maquinaria de jardín, son de un solo cilindro y utilizan solo un pistón, simplificando el diseño del cigüeñal. El cigüeñal tiene un eje lineal sobre el cual gira, típicamente con varios cojinetes montados en cojinetes reemplazables sostenidos en el bloque del motor, los cojinetes principales., Como el cigüeñal sufre una gran cantidad de carga lateral de cada cilindro en un motor multicylinder, debe ser apoyado por varios rodamientos, no solo uno en cada extremo; esto también fue un factor en el aumento de los motores V8 de automóviles con sus cigüeñales más cortos, en preferencia a los rectos-8. Los motores de alto rendimiento a menudo tendrán más Rodamientos principales que sus primos de menor rendimiento, por esta razón.,

Además, para convertir el movimiento alternativo en rotación, el cigüeñal tiene «tiros de manivela» o «pasadores de manivela», superficies de apoyo adicionales cuyo eje está desplazado desde el de la manivela, a la que se unen los «grandes extremos» de las bielas de cada cilindro. La distancia del eje de los lanzamientos de manivela desde el eje del cigüeñal determina la medición de la carrera del pistón y, por lo tanto, el desplazamiento del motor; una forma común de aumentar la potencia de un motor es aumentar la carrera., Esto también aumenta la vibración recíproca, sin embargo, limitando la capacidad de altas RPM del motor; en compensación, mejora el funcionamiento a baja velocidad del motor, ya que la carrera de admisión más larga a través de válvulas más pequeñas da como resultado una mayor turbulencia y mezcla de la carga de admisión. Por esta razón, incluso los motores de producción de alta velocidad como los actuales motores Honda se clasifican como de carrera larga, en que la carrera es mayor que el diámetro del diámetro del cilindro., En los motores de producción V o planos, las bielas vecinas se unen una al lado de la otra al mismo tiro de la manivela, simplificando el diseño de la manivela.

la configuración y el número de pistones en relación entre sí y la manivela conduce a motores rectos, en V o planos., El mismo bloque de motor básico se puede usar con diferentes cigüeñales, sin embargo, para alterar el orden de disparo; por ejemplo, la configuración del motor V6 de 90 grados, generalmente derivada del uso de seis cilindros de un motor V8 con lo que es básicamente una versión acortada del cigüeñal V8, produce un motor con una pulsación inherente en el flujo de potencia debido a la «falta» de dos cilindros, a menudo reducido por el uso de ejes de equilibrio., El mismo motor, sin embargo, se puede hacer para proporcionar pulsos de potencia uniformemente espaciados mediante el uso de un cigüeñal con un tiro de manivela individual para cada cilindro, espaciado de modo que los pistones están en fase 60 grados de distancia, como en el motor GM 3800. Del mismo modo, mientras que los motores V8 de producción usan 4 lanzamientos de manivela espaciados a 90 grados de distancia, los motores de carreras a menudo usan un cigüeñal «plano» con lanzamientos espaciados a 180 grados de distancia, lo que representa el sonido más agudo y suave de los motores IRL en comparación con los motores NASCAR, por ejemplo., En motores que no sean la configuración plana, es necesario proporcionar contrapesos para la masa recíproca de cada pistón y biela; estos generalmente se funden como parte del cigüeñal, pero ocasionalmente son piezas atornilladas. Esto aumenta considerablemente el peso del cigüeñal; los cigüeñales de los motores planos Volkswagen, Porsche y Corvair, que carecen de contrapesos, se transportan fácilmente a mano, en comparación con los cigüeñales para motores en línea o en V, que deben manipularse y transportarse como trozos pesados de metal.,

primeros motores de avión

muchos de los primeros motores de avión (y algunos en otras aplicaciones) tenían el cigüeñal fijado al fuselaje y en su lugar los cilindros giraban, conocido como un diseño de motor rotativo.

motor Wankel

en el motor Wankel, los rotores impulsan el eje excéntrico, que puede considerarse el equivalente del cigüeñal en un motor de pistón.

Manufacture

los cigüeñales pueden forjarse o fundirse en acero dulce o acero de alta resistencia, o mecanizarse en un solo tocho de acero forjado., El acero dulce solo se utiliza para motores en modelos u otras aplicaciones similares, donde el motor funciona pero no suministra energía. Los cigüeñales fundidos se encuentran generalmente en los motores de producción, con cigüeñales forjados y de palanquilla que son más caros pero confiables para un mayor rendimiento. La fundición o forja en bruto se mecaniza al tamaño y la forma, los orificios se perforan, los cojinetes del cojinete principal y de biela se rectifican con precisión y se endurecen, y los orificios apropiados se roscan.,

análisis de tensiones del cigüeñal

El cigüeñal está sometido a varias fuerzas, pero debe verificarse en dos posiciones.En primer lugar, la falla puede ocurrir en la posición de flexión máxima. En tal condición, la falla se debe a la flexión y la presión en el cilindro es máxima. En segundo lugar, la manivela puede fallar debido a la torsión, por lo que el cigüeñal necesita ser comprobado para cizallamiento en la posición de torsión máxima. La presión en esta posición no es la presión máxima, sino una fracción de la presión máxima.,

Véase también

  • manivela (mecanismo)
  • Apoyo (herramienta)
  • motor de combustión controlada
  • discusión muy detallada de las características del cigüeñal, de Mustang & revista Fords, con muchas fotografías
  • representaciones animadas de las vibraciones características de varias configuraciones de motor de dos cilindros y cigüeñal/li>
  • motores de equilibrio
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