VOLANTE DE INERCIA

VOLANTE DE INERCIA 

Los impulsos de las explosiones transmitidos al cigüeñal no se le aplican de una manera continua, a pesar de que las carreras motrices de los diferentes cilindros puedan solaparse, como ocurre en los motores de más de cuatro cilindros.

Por esta razón, en el giro del cigüeñal hay momentos en que se le aplica un impulso que tiende a acelerarlo y otros en que tiende a detenerse, resultando de ello un giro irregular, que hace necesario un sistema capaz de producir una regulación.

El volante motor o volante de inercia realiza esta función, constituyéndose en una rueda pesada, que unida al cigüeñal en uno de sus extremos, se opone a las variaciones de régimen de giro por los efectos de inercia debidos a su peso, almacenando la energía recibida con cada impulso, que devuelve una vez finalizado éste.

Las vibraciones torsionales también pueden transmitirse hacia el resto de la cadena cinemática (motor, embrague, caja de cambios, transmisión), esto puede minimizarse con el empleo de volantes de inercia bimásico.

Este se divide en dos masas, una primaria que se mueve con el cigüeñal, y otra secundaria, que se mueve con la cadena cinemática.

SEGMENTOS

SEGMENTOS

Los segmentos se caracterizan por su diámetro exterior, su espesor radial (que determina la presión radial y su elasticidad), la altura axial y la forma, así como el corte, que puede ser recto o biselado.

Según la misión que realizan pueden distinguirse tres clases de segmentos: los de fuego, los de compresión y los de engrase.

Los primeros realizan la estanqueidad entre el pistón y las paredes del cilindro, mientras los terceros evitan que en las paredes del mismo quede depositada una cantidad excesiva de aceite.

La figura muestra la forma y posicionamiento de un determinado tipo de segmentos.

El de fuego 1, está redondeado en su periferia, de manera que el roce con la pared del cilindro resulta más suave, con lo que se atenúa el desgaste.

El segmento de compresión 2 es cónico, como se ve en la figura, montándose en el pistón de manera que su mayor diámetro quede hacia abajo, tal como se ha representado.

En la tercera ranura del pistón se aloja el segmento de engrase 3, cuyo especial diseño permite ejercer adecuadamente la función de rascado del aceite.

BIELA

BIELA

La biela es el órgano mecánico que une al pistón, por medio del bulón, con el codo del cigüeñal.

Este acoplamiento realiza la función de transformar el movimiento alternativo del pistón en giratorio del cigüeñal, transmitiendo la fuerza de la explosión del primero al segundo.

Su movimiento es complejo: traslación con velocidad variable para la unión al pistón y rotación sensiblemente uniforme para la unión al codo del cigüeñal. Un punto cualquiera del cuerpo de biela tiene un movimiento que puede ser considerado como resultante de la composición de los dos anteriores.

Debido a su trabajo, la biela está sometida a esfuerzos de compresión y también de flexión por pandeo y, por ello, su longitud está relacionada con el radio de la muñequilla del cigüeñal.

La biela debe combinar una gran resistencia y rigidez con un peso ligero, de manera que las fuerzas de inercia resultantes de su movimiento sean lo más bajas posible.

La figura se muestra un tren alternativo formado por el cigüeñal, pistón y biela, que realiza la unión de estos elementos. En la biela pueden distinguirse tres partes fundamentales: el pie de biela, por donde se une al bulón; el cuerpo de biela y la cabeza de biela, por donde se une al cigüeñal en el codo (muñequilla), con interposición de los cojinetes.

CIGUEÑAL

CIGUEÑAL

En su proceso de fabricación tienen gran importancia los tratamientos térmicos que se aplican a determinadas superficies del cigüeñal, como el temple superficial y cementado aplicados a las muñequillas y apoyos de bancada, llamado flameado o nitruración.

Un procedimiento moderno es el proceso de endurecimiento superficial mediante calentamiento eléctrico y posterior enfriado, en una capa suficientemente gruesa, con el que se obtiene un aumento de la resistencia a la fatiga.

En la figura se ha representado un cigüeñal para motor de cuatro cilindros en línea en el que pueden distinguirse los apoyos del cigüeñal, a los codos o muñequillas se unen las cabezas de biela y en su prolongación, oponiéndose a ellos, se encuentran los contrapesos, que equilibran el cigüeñal.

Abrazando a los apoyos del cigüeñal en su unión a la bancada, se disponen unos cojinetes de fricción, similares a los utilizados en las cabezas de biela, tal como se ha representado en la figura.