Mecanismo Biela-Manivela y Piston

MECANISMO BIELA-MANIVELA Y PISTON.


1. INTRODUCCIÓN.
En esta práctica analizamos el funcionamiento de la Biela-Manivela y Pistón para poder comprender mejor el papel que tienen estos componentes dentro del motor del automóvil, ya que es una práctica muy importante dentro de nuestra carrera; ésto se llevó a cabo gracias a la implementación del programa MATLAB y el apoyo de la docente MelanyMarcela Mora Carvajal sabremos en qué posición se encuentran los mecanismos por medio de las gráficas senoidales que MATLAB arroja en un cierto lapso de tiempo.
1.1 Biela

Pieza rígida que permite la unión entre el pistón y la manivela (cigüeñal), esta tiene la tarea de realizar un movimiento complejo gracias a la manivela y el pistón, ya que este ejerce una presión sobre el bulón conectado ala biela, su principal funcionamiento es que el pistón realice una carrera dentro del cilindro comprimiendo el gas en la cámara de combustión y así mismo, ejerce un movimiento de rotación a la manivela para que esta realice un trabajo en específico; principalmente se aplica en los motores de combustión interna.

1.2 Manivela.

Eslabón que realiza revoluciones completas en si mismo eje derotación y con su otro unido a la Biela; Al incorporar varias manivelas en un mismo eje de rotación se le denomina como Cigüeñal el cual realiza un trabajo acoplándose a la biela y del mismo pistón y la bancada del monobloc; este eslabón lo podemos encontrar en: una máquina de coser, en un motor de combustión interna, en locomotoras, seguidores de levas, etc.

1.3 Pistón.

Este es un cilindroabierto por su falda acoplado al bulón y la biela y, cerrado en su cabeza por la cual recibe la presión de la mezcla aire-combustible; este contiene un movimiento de traslación dentro del cilindro para realizar la traslación dicha; El pistón está conformado por tres partes: la cabeza, el cuerpo y la falda; este transmite la fuerza ejercida por la presión de la mescla para transmitirlo por la biela yasí mismo la realización del trabajo de la manivela; el pistón lo podemos encontrar en motores de combustión interna, en compresoras de aire, en las jeringas y en los motores a vapor.






2. Análisis Cinemático.
Para saber la posición del pistón en cualquier lapso de tiempo utilizamos la siguiente ecuación, y gracias a esta obteniendo su primera y segunda derivada podemos conocer lavelocidad y aceleración; donde:
= La posición de desplazamiento del pistón
= El radio de manivela
= La longitud de la biela
= Es el tiempo que tarda en dar la vuelta
= Son las vueltas que da la manivela por segundo.

2.1 Grafica de Desplazamiento del Pistón.


2.1.1 Grafica del Desplazamiento del Pistón.
Como podemos observar en la gráfica 2.1.1 el desplazamiento en metros del pistóncon respecto al tiempo en segundos; en el punto muerto superior del pistón es de 0.12 metros, y su punto muerto inferior es de 0.06 metros.

2.2 Grafica de Velocidad del Pistón.
Por lo consiguiente al obtener la primera derivada de la ecuación de desplazamiento del pistón podemos encontrar la velocidad de dicho pistón.



2.2.1 Grafica de Velocidad del Pistón.
En la gráfica 2.2.1 se muestrala velocidad (del pistón) en m/seg se observa que varía de -6 a 6 respecto al tiempo.
2.3 Grafica de Aceleración del Pistón.
Una vez obtenida la derivada para encontrar la velocidad podemos derivar con respecto al tiempo esta función y así mismo encontrar la aceleración del pistón; de la cual obtenemos la siguiente función:


2.3.1 Grafica de Aceleración del Pistón.
En la sima de la gráfica3.2.1 se puede observar que tenemos un “vado”, por lo mismo de la fuerza que el pistón entra y a la vez sale del cilindro; La fuerza con la que jala la manivela (el cigüeñal) a la biela cuando esta se encuentra en su Punto Muerto Superior (PMS) y rápidamente sale hacia su Punto Murto Inferior (PMI).





3. Análisis Cinético.
Para saber la reacción que tiene un gas dentro de la cámara...