Motor Monocilindrico, Balanceo Y Fuerzas De Sacudimiento

MOTOR MONOCILÍNDRICO, BALANCEO Y FUERZAS DE SACUDIMIENTO
1. Objetivos:
1.1. Objetivo General:
Analizar el balanceo y las fuerzas en un motor monocilíndrico, que sea
equilibrado, sobre equilibrado o desequilibrado.
1.2. Objetivos Específicos:
-

Efectuar la gráfica comparativa de Fuerzas de sacudimiento en Y (FSY)
vs. Fuerza de sacudimiento en X (FSX) para los 3 casos.
Graficar lasfuerzas transmitidas y fuerzas de sacudimiento en función
del tiempo para los tres casos.
Consultar como balancear completamente los motores monocilíndricos.

2. Marco Teórico:
En una máquina reciprocante las fuerzas no son constantes. La presión del
gas en el cilindro, así como las fuerzas de inercia varían durante el ciclo. El
resultado neto es la transmisión de fuerzas periódicas o fuerzas desacudimiento a la estructura sobre la cual esta montado el motor, con el
consecuente ruido, vibración y tensiones nocivas.
La presente práctica tiene por objetivo estudiar la magnitud y variación de las
fuerzas de sacudimiento en un mecanismo biela manivela monocilíndrico, así
como las formas de disminuirlas o lo que es lo mismo vamos a estudiar el
balanceo de este eslabonamiento por laimportancia que tiene, ya que no
solo se lo usa en motores, sino en varios equipos como agitadores,
tamizadores, etc.

Modelo dinámicamente equivalente de la biela
Para simplificar el análisis se utiliza un modelo dinámicamente equivalente de
la biela, reemplazando la masa de la biela concentrada en su centro de
gravedad por un eslabón con dos masas concentradas, una en el bulón de
biela yotra en el bulón del pistón.

Para hacer esta substitución debemos establecer tres requisitos de
equivalencia dinámica.
1.- La masa del modelo debe ser igual a la del cuerpo original.
m3a + m3b = m3
2.- El centro de gravedad debe estar en la misma localización que el del cuerpo
original
rn3a ( la ) = rn3b ( lb )
3.- El momento de inercia debe ser igual al del cuerpo original
rn3a ( la )2+ rn3b ( lb )= IG3
Resolviendo las dos primeras ecuaciones y puesto que la + lb = 1
obtenemos:
m3a : = m3*lb/l
m3b:= m3*la/l

Modelo estáticamente equivalente de la manivela
Es posible crear un modelo similar de la masa concentrada de la manivela,
para lo cual se modela un elemento con masa concentrada en A y que tenga
el mismo desbalance rotacional que el elemento original

m2 rG2 =m2a.r por lo tanto:
m2a := m2*rg2/r
El resultado es que se obtiene un modelo dinámico compuesto de una masa
giratoria que generara fuerza centrifuga e igual a:
ma:= m2a + m3a
Y una masa reciprocante, que produce una fuerza inercial igual a:
mb := m3b+ m4
3. Equipo:
-

Aparto experimental para balanceo de masas alternativas.
Compresor.
Lámpara estroboscópica.
Control de velocidad delmotor E3.
Digital Strain Bridge.

4. Procedimiento:
-

-

-

Encendemos el osciloscopio y lo enceramos obteniendo así una línea
horizontal.
Luego prendemos el motor eléctrico y lo aceleramos.
Colocamos el osciloscopio en función del tiempo y medimos las
variaciones del punto máximo y mínimo tomando directamente de las
divisiones presentadas en la pantalla.
Con la lámparaestroboscópica tomamos la frecuencia a la que gira el
motor, y en este caso la dividimos para dos porque obtenemos dos
señales fijas.
Se utiliza el mismo procedimiento para los siguientes casos variándolos
con pesas de distintas masas.

5. Datos:
Estado

Máximo

Mínimo

Lámpara

Frecuencia

Desbalanceo

1,4 cm

0,8 cm

350

175 rpm

Balanceado

1,6 cm

-1,2 cm

550

275 rpmSobre equilibrado

1,8 cm

-1,6 cm

550

275 rpm

Escala Osciloscopio:
Equilibrado:
Sobre equilibrado:

20N = 1 cm
4 pesas de 48 g. c/u.
4 pesas de 73 g. c/u.

m2 = 0,79 Kg.
m3 = 0,15 Kg.
m4 = 0,128 Kg.

Wmax = 500 rpm
Wdiseño = 1700 rpm

M = 10, 89 Kg.
r2 = 29 mm
r / L = 0,248
6. Representación en MathCad:
BALANCEO DE MOTORES
Parámetros:
m3 masas de la biela =...