Post on 04-Jul-2015
description
Mantenimiento de Motores Diesel
Expositor: Ramos espinoza Oliver
Profesor: Departamento de Equipo Pesado
UNIDAD 2Componentes del Motor Diesel
Objetivos:
A través de esta unidad, el estudiante podrá:
1. Identificar los componentes del motor diesel.
2. Conocer el principio de funcionamiento de cada componente.
Elementos constructivos y funcionales del motor
ELEMENTOS
FIJOS
ELEMENTOS
MOTRICESDISTRIBUCIÓN
Bloque del
motorÉmbolo Válvulas
Culata BielaElementos de
accionamiento
Colectores Cigüeñal Árbol de levas
Volante de
inercia
Mando de
distribución
Tren de válvulas
El tren de válvula incluye:
1. Culata.2. Tapa de balancín.3. Puente.4. Conjunto de resortes
de válvulas.5. Guía de válvula.6. Casquillo de asiento
de válvula.7. Válvula.8. Balancín.
BRIDA DE
AGUA
VALVULAMULTIPLE DE
ADMISION Y
ESCAPE
EJE DE
BALANCINES
BALANCIN
PERNO
REGULADOR
Culata(Cylinder Head)
VARILLA DE EMPUJE
Culata
Junta de Culata
Material de matriz de fibra
Anillo de acero de bajo
carbono
Competencia Material con capas de grafito
Anillo de acero inoxidable
Caterpillar
Sellado de mala calidad
Competencia Gran mayor rendimiento en el
sellado
Caterpillar
4 valve, cross flow head for improved air flow, fuel consumption and emissions
Stiffer structure for improved strength, sealing, durability and reusability
6 bolt cylinder head to block joint for improved combustion gas sealing, minimized bore / liner distortion
La plancha espaciadora de aluminio o de acero
elimina la necesidad de aborcadados profundos
en el bloque (reducen integridad estructural del
bloque y la posibilidad de la fisura).
Orificios para el agua de sobremedida, sin rosca, faltantes
Competencia Maquinados
apropiadamente
Caterpillar
Conductos bloqueados
Competencia Riguroso proceso de
limpieza
Caterpillar
Culatas
Menos atención a detalles para
bajar costos
No reunen las especificaciones Cat
Competencia Tolerancias rigurosas
Diseños actualizados
Caterpillar
Las válvulas controlan el ingreso de aire y salida de los gases de escape en la cámara de combustión.
Válvulas e insertos de válvulas(Valve)
Para las válvulas de escape se emplean aceros austeníticos al Cr-Ni, al W-Si o Co-Mo-W.
En las válvulas de admisión, se emplean de aceros al carbono con pequeñas proporciones de Cr, Si y Ni.
Los vástagos de las válvulas son de
acero con Ni y Cr, para las altas
temperaturas.
Las válvulas están revestidas con estelita
y los asientos son de acero endurecido.
2. Vástago de acero inoxidable templado (Cr-Ni) (inlet – exhaust).
4. Cara de los asientos de estelita, resiste el desgaste por alta temperatura.
5. Cabeza con aleación especial para altas temperaturas.
Casquillo o
asiento de la
válvula
Acero de baja calidad
Competencia Material de alta resistencia
Caterpillar
Comparación de Válvulas
Comparación de Válvulas
Marcas de torneado
Competencia Pulido con precisión
Caterpillar
Válvulas de Escape
Inadecuado material de
revestimiento
Competencia Más material de revestimiento
que el estándar de la industria
Caterpillar
Casquillo de Válvula
El casquillo de válvula, se encuentra en la cabeza de cilindro donde asienta la válvula esto es para sellar completamente la cámara de combustión.
Guías de válvulas
Las guías de válvulas mantiene las válvulas moviéndose en línea recta. El vástago de la válvula se prolonga fuera de la guía, encima de la cabeza del cilindro.
RECTIFICADO DE VÁLVULAS
Puente
El puente se usa cuando tienen múltiples válvulas de admisión y escape, y lo trasmite el movimiento de los balancines a las válvulas de admisión y escape de un cilindro simultáneamente.
Componentes del puente :
1. Asiento de desgaste.
2. Tornillo de ajuste.
3. Tuerca de traba.
4. Calibre.
Balancines
Los balancines conectan las válvulas con el árbol de levas y convierte en movimiento giratorio del árbol de levas en un movimiento alternativo en las válvulas.
Componentes:
1. Tornillo de ajuste.
2. Contratuerca.
3. Asiento de desgaste.
4. Buje del eje del balancín.
Tipos de balancines
Conjunto de resortes de válvulas
Los resortes sirven para
mantener las válvulas
Cerradas. Éstas se
mantienen en posición
por medio de unas
cazoletas (1) y un
retenedor (2) o rotador.
RESORTES DE
VÁLVULAS
RETÉN Y GUÍA
DE VÁLVULA
Los rotadores (rotocoil) hacen
girar las válvulas 3° al ascender, y
aumentan su duración.
Levanta válvulas
Hay un levanta válvulas o seguidor de levas apoyado en el lóbulo de cada una de las levas. A medida que gira el árbol de levas, el levanta válvulas se mueve, siguiendo la forma del lóbulo.
BOMBA DE AGUA
ORIFICIO DE AGUA
CILINDRO
BOMBA DE TRANSFERENCIA
TUNEL DE BANCADA
BRIDA DE AGUA
Bloque de motor(Cylinder Block)
ORIFICIO DE ACEITE
Diseño
Los bloques tienen diseños diferentes:
1. Los motores en línea, que todos los cilindros están en línea.
2. Los motores en “V”, separa los cilindros en dos filas, y el bloque
tiene forma de “V”.
Fundición de hierro con estructura perlítica. Aleado con Cr y Ni con gran resistencia al desgaste y la corrosión.
También puede ser de aleaciones de Al con Si, de menor peso y gran conductibilidad térmica.
Sus funciones son:• Contiene los pistones.• Forman las cámaras de combustión.• Disipan el calor de los pistones.
El bloque se funde a
precisión, usando
una combinación de
aleaciones
especiales, para
lograr su resistencia.
C9 Bloque
Bloque más fuerte para permitir una mayor presión del cilindro.
No posee placa espaciadora . Menornúmero de empaques para reducir el riesgo de fugas.
Fortalecimiento del alojamiento de la volante para una vida más larga.
Un enfriador de aceite interno parareducir el peso y ancho del motor.
Alto flujo de refrigerante y aceite paraprolongar la vida del motor.
Diseño serpentente de alta resistencia para reducir el ruido.
Camisas de cilindros y Pistones
Émbolo(Pistón)
1. Los pistones de precombustión tienen una bujía incandescente en la cabeza.
2. Los pistones de inyección indirecta no tiene bujías incandescentes.
Partes de debajo de la cabeza y canalización de enfriamiento:
Hay una zona debajo de la cabeza (1) en el interior del pistón. Ciertos pistones contienen canales de enfriamiento de aceite (2) dentro de la cabeza que no puede verse.
Partes
1. Cabeza
2. Ranuras
3. Orificio del pasador.
4. Anillo de retención.
5. Faldón de tope.
Se fabrican con ligeras de aluminio y silicio con ligeros contenidos de Cu, Ni y Mg fundidas en coquilla.
El silicio disminuye el coeficiente de dilatación y la conductividad térmica.
1. Convencional. Cabeza de aluminio colado con faldón de
aluminio forjado, soldado por haz electrónico.
2. Compuestos. Formados por una cabeza de acero y un
faldón de aluminio forjado empernados entre si.
3. Articulados. Cabeza forjado con orificios de pasador y
bujes, y un faldón separado de aluminio colado. Las dos
piezas están conectadas por medio de un pasador de
biela.
Funciones
1. Transmiten la fuerza de combustión a la biela y al cigüeñal.
2. Sellan la cámara de combustión.
3. Disipan el calor excesivo de la cámara de combustión.
C15 Piston Assembly
Pistón de una pieza de acero
Un agujero de aceite a través de la varilla de conexión en forma de I se usa para lubricar el bulón.
C9 Pistón
Diseño articulado de dos piezas
• Corona de acero más resistente que el aluminio.
• Permite más flexibilidad en la posición del anillo.
• Excelentes características de desgaste
Temperaturas que soporta el pistón
Ovalado fuera de
especificaciones
Competencia Ajuste exacto
Caterpillar
Bandas de anillo separadas
Competencia Bandas de anillo de níquel
Caterpillar
Pistones
Perfil vertical incorrecto
Uniones de mala calidad
Competencia Especialmente rectificados,
biselados
Proceso controlado de fundición
Caterpillar
Cada uno de los pistones tiene dos o más anillos que encajan en ranuras en el pistón.
Funciones:
1. Sellan la cámara de combustión.
2. Controlan la lubricación de las paredes de los cilindros.
3. Enfrían el pistón transfiriendo el calor generado por la combustión.
Anillo de Pistón(Ring)
Tipos1. Anillos de compresión: Sellan la
parte inferior de la cámara de combustión impidiendo que los gases de combustión se fuguen por los pistones.
2. Anillos de control de aceite: Lubrican las paredes de la camisa del cilindro al moverse el pistón hacia arriba y hacia abajo, la película de aceite reduce el desgaste en las camisas del cilindro y en el pistón.
Resorte de expansión:
Detrás del anillo de control de aceite se encuentra
un resorte de expansión que permite mantener
una película uniforme de aceite en la pared del
cilindro.
Superficies endurecidas:
Los anillos tiene esta superficie endurecida para
prolongar la duración de los anillos.
Separación entre las puntas:
Esto permite impedir fugas, las separaciones
entre puntas, no deben estar alineadas al
Instalarse.
Cara lisa en el borde del
anillo
Competencia Cara redondeada en el
borde del anillo
Caterpillar
Cromo o blindaje de plasma
delgado
Competencia Correcto blindaje de
cromo o plasma
Caterpillar
Anillos del Pistón
Hierro gris
Vida útil corta
Competencia Hierro dúctil de alta resistencia
Termotratados
Caterpillar
Las bielas están conectadas a cada uno de los pistones por medio de un pasador de biela. La biela transmite la fuerza de combustión del pistón al cigüeñal.
Biela(Conecting Rod)
Partes de la biela
1. Agujero de biela.
2. Buje del pasador de biela.
3. Vástago.
4. Tapa
5. Tuercas y pernos de biela.
6. Cojinete de Biela
De acero al carbono aleado con
Ni y Cr, se estampa en caliente
C9 - Biela Fracturada
Diseño resistente barra fracturada
Acero forjado para mayor resistencia
El aumento de las superficies de rodamiento para mayor vida del cojinete
Las superficies fracturadas deben ser manejados cuidadosamente para evitar daños durante el mantenimiento
Cojinetes (Metales)
Se fabrican de chapa de acero recubiertas en su cara interior por material antifricción que pueden ser:
Metal blanco con S o Pb.
Bronce al Cd.
Bronce al Cu.
Bronce al Al.
Bronce al Cu-Ni impregnado de Pb.
Cojinetes de bancada
Orificio:
El cigüeñal gira dentro de los cojinetes de bancada, que están bien
sujetos en orificios ubicados en la parte inferior del bloque.
Cojinetes de bancadas
Lubricación de los cojinetes:
Las mitades superiores de los cojinetes de bancada tienen un orificio
de lubricación y normalmente una ranura de modo que el aceite
lubricante se alimente continuamente por el orificio de lubricación del
muñón del cojinete de bancada.
Espesor de las paredes fuera de
dimensiones
Diseño incorrecto
Competencia Espesor uniformede las paredes
Altura de compresión exacta
Caterpillar
Materiales de
inferior calidad
Competencia Materiales que se adaptan
al sistema
Caterpillar
Camisa(Jacket)
Forman la pared de la camisa de agua, entre el refrigerante y el pistón.Tipos:
1. Camisas húmedas: Se pueden sacar y colocar otras cuando se malogran, estas tienen un sello anular para evitar fugas de refrigerante.
2. Camisas Secas: Se usan a menudo para reparar motores de calibre matriz en caso que falle un cilindro.
Camisas(Jacket)
Partes – Camisa Humeda
1. Superficie interior.
2. Mampara para fuego.
3. Pestaña.
4. Ranura de Banda de compresión.
5. Superficie exterior.
6. Ranura de sellos anulares.
Fundición aleada de estructura perlíticaaleada con Ni, Cr, Mo, Cu, etc.
Camisas cromadas.
Camisas nitruradas.
Al, Cu, Mg y Mn (refrigerados por aire)
Patrón de rayado de
configuración aleatoria
Competencia Patrón de rayado uniforme
Caterpillar
Contorno sin bruñir
Espesor de la brida fuera de
especificaciones
Ranuras sin biselar de los anillos
Mayor riesgo de fisuramiento
Competencia
Contorno bruñido
Espesor controlado de la brida superior
Ranuras biseladas de los sellos anulares
Termotratados
Caterpillar
Camisas de Cilindro
Baja resistencia a la tensión
Perforaciones ovaladas
Diámetros de menormedida
Competencia
Hierro gris de alto grado
Ajuste perfecto
Caterpillar
C9 Liners
Mid-support wet liner
• Removable for service
• Fewer leak joints
• Improved cooling in combustion area
• Allows advantages of higher ring position
Los apoyos permiten una mejor refrigeración en la parte superior del
cilindro de modo que los anillos pueden estar situados más arriba en el
pistón.
Menos volumen muerto encima de los anillos ayuda con las emisiones.
Muñón de bielaContrapeso
Muñón de
apoyo
Taladros de
equilibrado
Pernos de volante
Muñón de bancada
Orificios de
lubricación
Orificio de lubricación
Transforma el movimiento alternativo del pistón en un movimiento giratorio usado para efectuar el trabajo.
Cigüeñal(Crankshaft)
El material empleado en los cigüeñales forjados es el acero al carbono con contenidos variables de Cr, Ni, Co y Mo.
El material empleado en los cigüeñales fundidos son aleaciones especiales a base de Cr, Ni y Mo o Cr, Ni y Cu.
Diseño
Los cigüeñales para los motores en línea tienen solo un muñón de cojinete de biela por cada cilindro.
Los motores en “V” comparten un solo muñón de cojinetes de biela entre dos cilindros.
Agujero de alineamientos:
Ciertos muñones de cojinetes de biela tienen agujeros de aligeramiento para reducir el peso del cigüeñal y ayudar a equilibrar el cigüeñal.
Tapón del conducto de aceite:
Los conductos perforados de aceite
están taponados en un extremo por
un tapón cóncavo o tornillo de
ajuste.
Acabado con superficies
ásperas
Competencia Acabado con superficies
pulidas hasta cinco micras
Caterpillar
Metales de baja dureza
No endurecidos
apropiadamente
Competencia Proceso de templado único
Excelente capacidad de
reutilización
Caterpillar
Muñones de sobremedida
Competencia Pulido preciso de los muñones
Caterpillar
Es impulsado por un engranaje del cigüeñal.
Controla la apertura de las válvulas.
Controla la inyección de combustible cuando se usan inyectores.
Árbol de Levas(Camshaft)
Muñones de cojinetes (1) y lóbulos (2).
Árbol de levas
Partes
1. Circulo de la base.
2. Rampas.
3. Puntas.
Forma de los lóbulos de las levas
Las formas de las rampas de apertura y cierre determina la rapidez con que se abre y se cierran las válvulas.
La forma de la punta determina cuanto tiempo esta abiertas las válvulas.
1. Apertura rápida.
2. Periodo de apertura largo.
3. Cierre rápido.
4. Cierre lento.
Alza de levas
La distancia del
diámetro del circulo de
la base a la parte
superior de la punta
se llama alzada, esta
determina cuanto se
abre las válvulas.
El material empleado para la fabricación del eje de levas es hierro fundido y aleados
Elementos %
Carbono 3.3
Silicio 0.45
Manganeso 0.15
Cobre 2.5
Cromo 0.25
Fósforo 0.05
azufre 0.06
Es la unión del motor con la carga; esta empernado en la parte trasera del cigüeñal.
Funciones:
1. Almacena energía para ganar momento entre tiempos de combustión.
2. Hace que la velocidad del cigüeñal sea constante.
3. Transmite potencia.
Volante(Flywheel)
Partes
1. Volante.
2. Corona.
3. Caja de volante.
Amortiguador de vibraciones
Controla la vibraciones de torsión o giro del cigüeñal y se encuentra en las parte delantera del motor, este puede ir empernado o a presión.
Tipos
1. Goma (izquierda) usan una goma densa para absorber las vibraciones.
2. Viscosos (derecha) usa aceite viscoso para absorber las vibraciones.
Conjunto de tren de engranajes
Es una serie de engranajes que
transmite la potencia del cigüeñal
a otros componentes principales
del motor, estos pueden ser
ubicados en la parte posterior o
delantera del motor.
El tren de engranajes sincroniza
todos los componentes del motor
de modo que trabajen juntos
durante cada tiempo del ciclo de
combustión.
Conjunto de tren de engranajes
1. Engranaje del cigüeñal.
2. Engranaje loco.
3. Engranaje del árbol de levas.
4. Engranaje de la bomba de inyección.
5. Engranaje de la bomba de aceite.
6. Engranaje de la bomba de agua.
7. Engranaje del compresor de aire.
1
2
3
23
421
5
6
7
8
9
10
11
12
22
13
25
15
16
14
17
18
19
20
Piezas de Nivel I - Motor
Desgaste rápido ( no reutilizables)
Anillos de pistón
Cojinetes de bancada y biela
Guías de válvulas
Cojinetes del turbo
Sellos del turbo
Desgaste más lento ( reutilizables)
Pistones
Camisas
Válvulas
Árbol de levas
Piezas de Nivel II - Motor
Vida útil más larga
Bloques
Culatas
Cigüeñales
Bielas
Piezas de Nivel III - Motor
¿Preguntas?