CLASE_1_PVC 7

5/11/2018 CLASE_1_PVC 7 - slidepdf.com

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UNIVERSIDAD

POLITECNICA

SALESIANAINGENIERIA MECANICA AUTOMOTRIZPREPARACION DE VEHICULOS DE COMPETENCIA 1



ALIGERAMIENTODE MASAS



ALIGERAMIENTO DE MASAS

INTRODUCCIÓNAntes de proceder a aligerar las masas del grupoalternativo de los motores de combustión interna,debemos analizar varios factores importantes que han sidoconsiderados por los diseñadores y constructores demotores en serie.




INTRODUCCIÓNTodo el conjunto compuesto por: pistón, biela, cigüeñal(contrapesos) y volante de inercia, mantienen una relaciónde equilibrio conseguido por la perfecta relaciónmatemática de los pesos y de los esfuerzos repartidos encada una de las piezas del tren alternativo.




INTRODUCCIÓN

Entonces, si de manera aventurada se procediera a eliminargran cantidad de peso de las masas presentes en el tren

alternativo y volante de inercia, seguro que se lograría unfuncionamiento completamente irregular por haber alterado elequilibrado de masas.




ANALISISPara entender bien el equilibrado de masas, vamos a verprimero de una forma aproximada cuales son losesfuerzos que el tren alternativo debe soportar para pasardespués a ver las soluciones.




ANALISISPrimero, consideremos un motor Otto de 4 tiempos de uncilindro, este motor recibe su potencia de fuertes impactosen la fase de explosión, que no son repetidos hastadespués de tres fases, por tanto se crea un desequilibrioen su funcionamiento, esto hace necesario que un motorpara ser mas equilibrado posea algún mecanismo que lo

equilibre o posea mas cilindros para que sus impactosserán repartidos de manera mas equitativa al eje cigüeñal.



INTRODUCCION A LA PREPARACION DE MOTORES

ANALISISPor otro lado el motor no recibe la fuerza sobre la cabezadel pistón de una manera progresiva, sino que en elmomento exacto de la explosión (máxima compresión ysalto de la chispa) la presión es nueve veces mayor quecuando el émbolo está a mitad de su carrera.




ANALISISEntonces no cabe duda que en los motores de explosiónno se puede hablar de un funcionamiento estable, si noutilizamos masas de inercia que contrarresten estasfuerzas tan irregulares como desproporcionadas.




ANALISISAhora es importante analizar que sucede con la presiónmedia efectiva “pm” (presión promedio).

Consiste en la presión promedio que se ejerce alexpandirse la mezcla y presionar sobre la cabeza delpistón.

de la explosión y su valor va decreciendo a medida que elpistón baja.




ANALISISCalculemos la presión media efectiva considerando unllenado absoluto del cilindro, es decir, el llenado de todo elvolumen completo (cosa teórica que solamente se cumpleen los motores sobrealimentados). Para entender mejoreste análisis se plantea un ejemplo utilizando la siguienteformula:




ANALISISEjemplo de presión media efectiva “pm” .

Un motor de 4 cilindros, que tiene un calibre de 76mm; con una cilindrada de 1,492L; con una Pi = 86 Cv; y que gira a

5800 rpm; calcular la “pm”.

Esto significa que un centímetro cuadrado de superficie dela cabeza del pistón recibe una presión equivalente a estos

8,94 Kg.




ANALISISEjemplo de presión máxima “p max”.

Ahora vamos a obtener la presión máxima que por pruebasde laboratorio se establece en aproximadamente 9 vecesmayor que la presión media, de modo que en el momento

e a exp os n se en r a una pres n e:




ANALISISEjemplo de presión media y máxima “pmax”.

En el siguiente análisis veamos la importancia de este

impacto sobre el pistón, simplemente multiplicando lasuperficie de la cabeza del pistón por la presión máxima.

Presión en toda la superficie de la cabeza del pistón es:




ANALISISCon el calculo anterior podemos darnos cuenta que lacabeza del pistón recibe impactos que destruirían todo elmotor. Ahora si podemos entender que todo el conjuntodel tren alternativo está diseñado y calculado parasoportar millones de impactos excesivamente fuertes queluego se debilitan por la expansión de los gases con una

fuerza que aparentemente es continua.




ANALISISEntonces lograr que las fuerzas sean lo mas continuasposibles es el trabajo asignado a las masas de inercia queestán repartidas en el peso del pistón conjuntamente conla biela y principalmente en los contrapesos del cigüeñal yvolante de inercia .




ANALISISEn este punto consideremos otra situación, que sucedecuando aumentamos el Rc de un motor de maneraexagerada, digamos que la potencia sube en un 25%, y porende también aumenta la presión media efectiva, por loque seria equivocado hacer retoques en la zona de loscontrapesos o del volante, ya que sin aumentar el número

de r.p.m., y considerando que el motor gira a la mismavelocidad, tendríamos todavía más problemas para elcontrol de las fuerzas de presión que se establecen en elinterior del cilindro, y que ahora han aumentado.




ANALISISEntonces, lo mas acertado es aumentar la potencia pormedio de un aumento del giro del motor en base de unamejora en la alimentación, escapes directos, mejora en elperfil de las levas, en el sistema de encendido , etc., enestas condiciones si cabe reducir los contrapesos yaligerar el volante de inercia, para permitirle al motor una

mayor agilidad en alcanzar mayor numero de revoluciones.




ANALISISEn las condiciones descritas el aumento de potencia abase de aumentar las r.p.m. es también sustancioso ysobre todo menos comprometido que únicamenteaumentar el Rc.




ANALISISAumentar las revoluciones del motor nos obliga a rebajarla inercia de las masas, porque se consigue un mayornúmero de “impactos” por minuto que determinan mayorregularidad de marcha, además que las masas rodantes enel interior del motor frenan en su asenso.




VOLANTE DE INERCIA

El objetivo del volante de inercia es el de almacenarenergía en el tiempo de la explosión y devolverla en lostiempos improductivos del ciclo; de esta manera se lograuna marcha suave que facilita la sucesión de los ciclos sin

ol eteos ni sacudidas.




VOLANTE DE INERCIAPero como logra el volante de inercia una marcha suave?Cuando el pistón recibe la máxima carga en la fase deexplosión se produce en todo el conjunto alternativo unarápida aceleración, entonces el volante de inercia absorbeenergía frenando al pistón, y en los otros tiemposrestantes del ciclo el volante cede ener ía almacenada

para poder producir la admisión, la compresión, el escapey todo el funcionamiento de las demás masas móvilestales como, la bomba de agua, el eje de levas, elalternador, la bomba de aceite, etc.




VOLANTE DE INERCIAEn los motores de 4 tiempos de pocos cilindros el volantede inercia tiene una importancia fundamental, por ejemploen un motor de un cilindro se produce un tiempo detrabajo cada 2 vueltas o 720⁰⁰⁰⁰ de giro del cigüeñal.




VOLANTE DE INERCIAA medida que aumenta el numero de cilindros disminuye laimportancia del volante de inercia, por ejemplo:Un motor de 4 cilindros la acumulación de energía es del40%, lo que quiere decir que la energía producida seacumula en un el 40% en el volante.



FINCLASE

ALIG. MASAS

PREPARACION DE VEHICULOS DEPREPARACION DE VEHICULOS DE

COMPETENCIA 1COMPETENCIA 1

TRABAJO REALIZADO POR:TRABAJO REALIZADO POR:ING. JUAN FERNANDO CHICAING. JUAN FERNANDO CHICA

GRACIAS POR SU ATENCIÓNGRACIAS POR SU ATENCIÓN

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