Diseño De Cigüeñal
Páginas: 11 (2519 palabras)
Publicado: 27 de septiembre de 2012
EL CIGÜEÑAL
El cigüeñal es una de las partes más importantes del motor; sometido a un trabajo severo, requiere de una adecuada elección del material y de una precisa mecanización. Está compuesto de apoyos (o cuellos), de codos, de brazos de manivela y de dos extremos conductores. Un codo con los dos brazos de manivela: entre dos apoyos puede haber uno o dos o incluso tres manivelas: solo enraras ocasiones, cuatro.
Los motores más modernos para automóviles, cuando tienen más de dos cilindros tienen un número de cojinetes de bancada igual al de cilindros más uno.
Normalmente el cigüeñal esta forjado o fundido en una sola pieza (automóviles), pero en casos especiales está compuesto para partes diferentes unidas entre sí (motores de grandes dimensiones, motores monocilíndricos o bicilindricos para motocicletas, motores de aviación en estrella, motores con cojinetes de biela o bancada de rodillos o esférico). En la siguiente figura vemos un ejemplo de un motor de aviación de doble estrella, con contrapesos tipo pendular.
Ahora vamos a ver como se calculan cada una de las partes que conforman un cigüeñal, veremos el diseño del volante, el sistema debiela-manivela, el equilibrado del cigüeñal, el equilibrado de las fuerzas, los ciclos del pistón, el pistón, los cilindros, la biela y al final el cigüeñal.
En esta investigación vamos a ver las partes por las cuales están conformadas cada una de las secciones que vamos a diseñar para que podamos entender un poco más el funcionamiento del cigüeñal, y de un motor.
Como especificaciones, tenemosque todo nuestro diseño debe de ser para un motor de 4 cilindros.
a) Diseño del Volante
El valor medio del par motor es igual al valor medio del momento resistente, la velocidad de rotación del motor y de las masas a el unidas no se mantiene constante durante el momento en que suceden los ciclos.
El par motor varia durante cada ciclo en los intervalos de tiempo durante las cualeses mayor que el momento resistente, el exceso de trabajo motriz es acumulado por el sistema en rotación en forma de energía cinética y la velocidad de rotación aumenta hasta alcanzar un valor máximo; y en los intervalos de tiempo durante los cuales el par motriz es menor que el resistente, la energía acumulada en forma de energía cinética es restituida por el sistema en rotación cuya velocidad derotación desciende hasta un valor mínimo.
Ahora veremos cómo sacar la relación entre las velocidades máximas (w2) y mínimas de rotación (w1) y el momento de inercia (Mi).
ΔE= 12°Mi(ω22-ω12)
Para cada de revoluciones se llama grado de irregularidad δ a la razón entre la diferencia entre las velocidades de rotación máxima y mínima y la velocidad media, o sea:
δ= ∆EMi°ω²
En las dimensiones delvolante intervienen muchos factores que dependen de las condiciones de uso y del tipo de motor, estas condiciones son: las condiciones de arranque, de marcha al mínimo, de aceleración. El arranque del motor lo podemos facilitar con un volante de gran momento de inercia. De la marcha al mínimo vemos que cuanto mayor es la masa del volante, mas bajo es el régimen de al cual el motor puedemantenerse en movimiento. Y para una aceleración rápida debemos reducir al mínimo la inercia del volante.
El número de cilindros también afecta al volante por lo que vemos que como nuestro cigüeñal es de 4 cilindros, vemos que el momento de inercia de nuestro volante es menor en un 66% que el de un mono cilíndrico.
Nuestro volante tendrá las siguientes medidas:
* Momento de inercia de lacorona: Mia= 34600cm4
* Momento de inercia del volumen: Miv= 207600 cm5
* Momento de inercia de masa: Mim= 0.1515 Nm/s²
* Velocidad media: ω=111 rad/s
* Variación de energía: ∆E= 46.48 J
b) Sistema biela-manivela
Este sistema permite convertir el movimiento giratorio continuo de un eje en uno lineal alternativo en el pie de la biela. También permite el proceso contrario:...
El cigüeñal es una de las partes más importantes del motor; sometido a un trabajo severo, requiere de una adecuada elección del material y de una precisa mecanización. Está compuesto de apoyos (o cuellos), de codos, de brazos de manivela y de dos extremos conductores. Un codo con los dos brazos de manivela: entre dos apoyos puede haber uno o dos o incluso tres manivelas: solo enraras ocasiones, cuatro.
Los motores más modernos para automóviles, cuando tienen más de dos cilindros tienen un número de cojinetes de bancada igual al de cilindros más uno.
Normalmente el cigüeñal esta forjado o fundido en una sola pieza (automóviles), pero en casos especiales está compuesto para partes diferentes unidas entre sí (motores de grandes dimensiones, motores monocilíndricos o bicilindricos para motocicletas, motores de aviación en estrella, motores con cojinetes de biela o bancada de rodillos o esférico). En la siguiente figura vemos un ejemplo de un motor de aviación de doble estrella, con contrapesos tipo pendular.
Ahora vamos a ver como se calculan cada una de las partes que conforman un cigüeñal, veremos el diseño del volante, el sistema debiela-manivela, el equilibrado del cigüeñal, el equilibrado de las fuerzas, los ciclos del pistón, el pistón, los cilindros, la biela y al final el cigüeñal.
En esta investigación vamos a ver las partes por las cuales están conformadas cada una de las secciones que vamos a diseñar para que podamos entender un poco más el funcionamiento del cigüeñal, y de un motor.
Como especificaciones, tenemosque todo nuestro diseño debe de ser para un motor de 4 cilindros.
a) Diseño del Volante
El valor medio del par motor es igual al valor medio del momento resistente, la velocidad de rotación del motor y de las masas a el unidas no se mantiene constante durante el momento en que suceden los ciclos.
El par motor varia durante cada ciclo en los intervalos de tiempo durante las cualeses mayor que el momento resistente, el exceso de trabajo motriz es acumulado por el sistema en rotación en forma de energía cinética y la velocidad de rotación aumenta hasta alcanzar un valor máximo; y en los intervalos de tiempo durante los cuales el par motriz es menor que el resistente, la energía acumulada en forma de energía cinética es restituida por el sistema en rotación cuya velocidad derotación desciende hasta un valor mínimo.
Ahora veremos cómo sacar la relación entre las velocidades máximas (w2) y mínimas de rotación (w1) y el momento de inercia (Mi).
ΔE= 12°Mi(ω22-ω12)
Para cada de revoluciones se llama grado de irregularidad δ a la razón entre la diferencia entre las velocidades de rotación máxima y mínima y la velocidad media, o sea:
δ= ∆EMi°ω²
En las dimensiones delvolante intervienen muchos factores que dependen de las condiciones de uso y del tipo de motor, estas condiciones son: las condiciones de arranque, de marcha al mínimo, de aceleración. El arranque del motor lo podemos facilitar con un volante de gran momento de inercia. De la marcha al mínimo vemos que cuanto mayor es la masa del volante, mas bajo es el régimen de al cual el motor puedemantenerse en movimiento. Y para una aceleración rápida debemos reducir al mínimo la inercia del volante.
El número de cilindros también afecta al volante por lo que vemos que como nuestro cigüeñal es de 4 cilindros, vemos que el momento de inercia de nuestro volante es menor en un 66% que el de un mono cilíndrico.
Nuestro volante tendrá las siguientes medidas:
* Momento de inercia de lacorona: Mia= 34600cm4
* Momento de inercia del volumen: Miv= 207600 cm5
* Momento de inercia de masa: Mim= 0.1515 Nm/s²
* Velocidad media: ω=111 rad/s
* Variación de energía: ∆E= 46.48 J
b) Sistema biela-manivela
Este sistema permite convertir el movimiento giratorio continuo de un eje en uno lineal alternativo en el pie de la biela. También permite el proceso contrario:...
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