Cigueñal

CAPITULO VIII
ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS
Con el propósito de validar los resultados obtenidos en las diversas
simulaciones del modelo del motor R5 realizadas en Virtual Lab, en el presente
capítulo, se harán dos correlaciones contra datos obtenidos experimentalmente y
resultados obtenidos mediante métodos teóricos.

Una vez validado el modelo se hará un estudio comparativo delos efectos de las
fuerzas de combustión en los cojinetes de bancada. Así mismo se hará un análisis
de las vibraciones torsionales que presenta este modelo.

8.1 Validación del modelo
Como se ha comentado, la simulación en Virtual Lab promete un alto grado
de confiabilidad, lo cual lo hace una herramienta muy poderosa para el diseño y
análisis de piezas y mecanismos. Con el propósito decomprobar la efectividad de
este software, a continuación se presentan dos correlaciones, en la que se
comparan los resultados obtenidos en Virtual Lab contra análisis obtenidos de la
teoría y pruebas experimentales de alta confiabilidad realizadas por Volkswagen 1 .

1

Dichos analisis se expondran mas adelante con detenimiento asi como sus referencias

8.1.1 Correlación de la carrera yvelocidad del pistón con resultados
analíticos

Para el caso de la correlación de la carrera y velocidad del pistón, esta se
hizo en base a las fórmula 3.8 y fórmula 3.10. En el caso de ambas fórmulas, se
resolvieron en una hoja de cálculo de Excel, para así calcular en una vuelta, la
carrera y velocidad teóricas del pistón. Así también se ajustó el valor de largo de la
biela, ya que en elmodelo la posición del eje de coordenadas en el pistón se
encuentra 0.12 m más arriba del centro del perno, en lo que corresponde al centro
de gravedad. Para el caso de la fórmula 3.10 se multiplicó por 2*π para pasar el
valor a radianes y así coincidiera con el cálculo que realiza el software.

Es importante recalcar que para el cálculo analítico de la carrera del pistón, se
supuso unacondición en el que el mecanismo en el cual el eje de centro del
cilindro es coincidente con el eje Z de las coordenadas cartesianas, del que se
basan todos los cálculos, por lo que todos los valores que se obtiene son
relacionados a este eje (Figura 8.1).

Con esta condición establecida, se tabularon valores de posición del pistón en
cada ángulo del cigüeñal durante dos vueltas y se obtuvo ungráfico en el cual se
destacaron los valores del PMS y PMI para posteriormente realizar el cálculo de la
carrera el cual consiste en la resta de los valores de PMS menos PMI.

Figura 8.1 Carrera del piston en condiciones ideales

En el caso de la fórmula de desplazamiento esta se basa en condiciones ideales y
no toma en cuenta los efectos de juego entre piezas, en un caso real se encontró
conlos cojinetes de bancada los cuales tienen un juego utilizado para su
lubricación y cuyo valor es tomado en cuenta por Virtual Lab a la hora de computar
las ecuaciones. Así también es necesario tomar en cuenta que la carrera del
pistón que se tiene en la gráfica de Virtual Lab está basada en el valor que
introducimos anteriormente en el PDS y cuya cantidad se basa en datos
encontrados en losplanos de las piezas que proporcionó Volkswagen y no en un
valor teórico..

Así también, otro factor a tomar en cuenta al momento de correlacionar valores es
la posición del motor y con respecto a que eje se encuentra referenciado. Para el
caso del Motor R5 este se encuentra inclinado -12 grados con respecto a el eje Z,
como se ve en la figura 8.2. Sin embargo la medición de la posicióntomada por
Virtual Lab es expresada con coordenadas del eje cartesiano llamada “Global
coordinate system” y no del eje de centro del cilindro, es decir, muestra los valores
de la proyección de la posición sobre el eje cartesiano

En la figura 8.2 se muestra como el cilindro se mueve sobre el eje de centro del
cilindro alcanzando el PMS y PMI respectivamente.

Figura 8.2 Carrera del pistón...