U.d. 2 elementos constructivos del motor térmico
- 1. U.D. 2: ELEMENTOS CONSTRUCTIVOS DEL MOTOR TÉRMICO MOTORES
- 2. SUMARIO Elementos estructurales y fijos Tren alternativo Mecanismos y circuitos auxiliares
- 3. OBJETIVOS Conocer las distintas partes que constituyen el motor Comprender los distintos esfuerzos a los que están sometidas las partes del motor Saber la misión de cada elemento constructivo Distinguir entre elementos fijos, el tren alternativo y los mecanismos y circuitos auxiliares del motor Concebir una idea general del motor térmico alternativo
- 4. Indice Introducción a los motores térmicos Elementos estructurales o fijos del motor Bloque motor Culata Tapa de culata o de balancines Cárter Tren alternativo Pistón o émbolo Segmentos Bulón Bielas Cigüeñal Casquillos de fricción o semicojinetes Volante motor Mecanismos y circuitos auxiliares Mecanismo de distribución Circuito de engrase Circuito de refrigeranción
- 5. 1.-Introducción a los motores térmicos Los elementos motrices: transforman un movimiento lineal alternativo del pistón en uno rotatorio en el cigüeñal La distribución: Se encarga de abrir y cerrar los conductos de entrada de gases frescos y salida de quemados El circuito de engrase: Se encarga de lubricar el motor para evitar daños y pérdidas energéticas por rozamientos El circuito de refrigeración: Se encarga de refrigerar, enfriar, el motor para que no se produzcan daños por excesos de temperaturas.
- 6. 2.-Elementos estructurales o fijos del motor
- 8. 2.2.-Culata: Tipos de culatas Existen culatas para motores diesel y motores gasolina, siempre la principal diferencia entre ellas la forma que tiene la cámara: En los MEC o diesel la culata suele ser plana, quedando la cámara practicada en el pistón o en una precámara que comunica con el cilindro a través de un pequeño orificio En los motores de gasolina la cámara suele estar practicada en la culata, existiendo distintas formas como la bañera, la cuña, hemisféricas, Herón, etc…
- 9. 2.3.- Tapa de culata o balancines:
- 10. 2.3.- Cárter: El cárter es la tapa que cierra el bloque motor por su parte inferior de forma estanca. Tiene la misión de hacer de depósito de aceite, refrigerándolo ligeramente. Alberga el tapón de vaciado para realizar el cambio de aceite y puede alojar sensores de temperatura, nivel de aceite, etc…
- 11. 2.3.- Cárter: Para hacer la estanqueidad entre el bloque y cárter se interpone una junta. El cárter se puede fabricar con distintos materiales, como pueden ser: Chapa estampada. Se abolla al ser golpeada sin sufrir pérdidas de aceite Aleación de aluminio. Pesa poco y refrigera más A veces se recurre a una solución intermedia, componiéndose el cárter de dos piezas, la superior de aluminio y la inferior de chapa.
- 12. 2.3.- Cárter: .
- 13. 3.-Tren alternativo Las piezas del tren alternativo son: Pistón Segmentos Bulón Biela Cigüeñal Volante motor
- 15. 3.-Tren alternativo 3.1.-Pistón o embolo El pistón es el elemento del motor que se desplaza dentro del cilindro con movimiento lineal alternativo, sirviéndole el cilindro de guía Sobre la cabeza del pistón se produce la combustión o fuerza de expansión de gases. Esta fuerza empuja el pistón hacia abajo en su carrera descendente y, a su vez, el pistón transmite el movimiento a la biela a través del bulón y la biela del cigüeñal.
- 16. 3.-Tren alternativo 3.1.-Pistón o embolo: Características El pistón es una pieza del motor sometida a condiciones como: Presiones muy elevadas Inercias de aceleraciones y desaceleraciones al pasar de los puntos muertos, lugar donde la velocidad es cero, al punto central de su carrera, lugar donde la velocidad es máxima, y viceversa Variaciones de temperaturas muy bruscas
- 17. 3.-Tren alternativo 3.1.-Pistón o embolo: Características Por tanto las características deben ser: Diseño, materiales y fabricación específicos para cada tipo de motor Resistencia a altos esfuerzos mecánicos y a elevadas temperaturas Alta conductividad térmica y capacidad para disipar bien el calor hacia el circuito de refrigeración Estanqueizar lo mejor posible Tener bajo coeficiente de dilatación para tener una holgura lo más constante posible en el cilindro Alta cualidad de deslizamiento, pues sufre rozamientos muy importantes. Ser lo más ligero posible para evitar inercias
- 18. 3.-Tren alternativo 3.1.-Pistón o embolo: Materiales Los materiales más usados en la fabricación de los pistones son el aluminio y el silicio. El proceso de fabricación puedes ser por fundición en coquilla o el forjado por estampación. Después se mecanizan y son tratados térmica o químicamente en su parte exterior para aumentar más aún su resistencia y capacidad de deslizamiento
- 19. 3.-Tren alternativo 3.1.-Pistón o embolo: Partes de un pistón Un pistón esta compuesto de: Cabeza: Debe tener una conducción térmica muy alta y gran resistencia mecánica. En los motores diesel de inyección directa aloja la cámara de combustión o deflectores, que mejoran la homogeneización de la mezcla y la combustión Zona de segmentos: Es la parte cajeada que aloja los segmentos, tres generalmente. Zona de alojamiento del bulón: Es la zona más robusta y reforzada de este, pues aquí es donde se transmite el movimiento al pie de biela La falda del pistón: Es la parte inferior del mismo y sirve para hacer el guiado del pistón y evitar que cabecee. La falda suele ser más larga en la zonas transversales al bulón
- 20. 3.-Tren alternativo 3.1.-Pistón o embolo: Partes de un pistón
- 21. 3.-Tren alternativo 3.2.- Segmentos Los segmentos son aros elásticos abiertos, situados en cajeados del pistón, que hacen la estanqueidad entre el cilindro y el pistón. Son los encargados de transmitir la mayor parte del calor de la combustión recibido por el pistón y cederla al cilindro donde lo disipa el sistema de refrigeración
- 22. 3.-Tren alternativo 3.2.- Segmentos La disipación del calor también se produce gracias al aceite que queda impregnado en el cilindro y que los segmentos rascan y lo hacen caer por el interior del pistón hacia el cárter. El hecho de recoger el aceite evita que pase a la cámara de combustión y que se queme, evitando así un consumo excesivo de aceite y logrando menor contaminación.
- 23. 3.-Tren alternativo 3.2.- Segmentos: Tipos de segmentos Lo más habitual es encontrar pistones de 3 segmentos, aunque podemos encontrarlos con 4 y con 2. En el caso de que haya tres, sus nombres son: Segmentos de fuego: Va alojado en la parte superior del pistón. Es un segmento de compresión. Soporta la combustión directamente y es el que disipa más calor Segmento intermedio o de compresión: Situado en la mitad, su misión es ayudar a los otros dos segmentos. Al de arriba reforzándolo para retener la compresión y al de abajo rascando el aceite que este recogerá Segmento de engrase o rascador: Situado en la parte inferior, rasca la mayor parte del aceite, lo recoge para que no pase a la cámara de combustión y lo hace pasar, por unos orificios que se practican en su cajeado, a la parte interior del pistón para refrigerarlo. El segmento de engrase suele estar constituido por varias piezas, entre ellas un muelle que asegura el buen contacto con el cilindro
- 24. 3.-Tren alternativo 3.2.- Segmentos: Materiales Los segmentos son de fundición de hierro aleado con otros materiales. Los segmentos de fuego (colocados en la parte superior del pistón) suelen llevar un baño electrolítico cromado
- 25. 3.-Tren alternativo 3.3.- Bulón El bulón es el eje a través del cual se unen el pistón y el pie de biela. Por él se transmite toda la fuerza de la combustión. Se trata de una pieza hueca sometida a esfuerzos de flexión
- 26. 3.-Tren alternativo 3.3.- Bulón La unión entre el bulón y el pie de biela puede ser: De bulón flotante: Permite cierta oscilación de la biela y hay que interponer entre ellos un casquillo de bronce y hacerle llegar lubricación De bulón fijo: Se fija el bulón al pie de biela por interferencia o prieto. En este caso, el bulón es ligeramente mayor que el del pie de biela, así se consigue su fijación
- 27. 3.-Tren alternativo 3.3.- Bulón: Materiales El bulón se suele fabricar de acero aleado. Posteriormente se añade un tratamiento superficial de nitruración o cementación (endurecimiento)
- 28. 3.-Tren alternativo 3.4.-Bielas La biela es la pieza que transmite la fuerza del pistón al cigüeñal y es clave en la transformación del movimiento lineal alternativo del pistón en un movimiento de rotación del cigüeñal
- 29. 3.-Tren alternativo 3.4.-Bielas: Características Está constituida por un cuerpo con sección en forma de H o doble T En su extremo superior aloja el pie de biela (orificio donde se introduce el bulón) En el extremo inferior esta la cabeza de biela, generalmente con una pieza independiente, llamada sombrerete de biela. La unión del sombrerete de biela a la biela suele hacerse con pernos de gran calidad La cabeza de biela lleva alojados los cojinetes de fricción para evitar el rozamiento directo de la biela con el cigüeñal
- 30. 3.-Tren alternativo 3.4.-Bielas: Características El cuerpo de la biela va aumentando de sección desde la inserción del pie de biela hasta la inserción de la cabeza de forma progresiva La biela puede llevar un orificio que comunica la cabeza de biela con el pie de biela para hacer llegar aceite a presión, procedente del cigüeñal, hacia el bulón flotante En motores pequeños, como motocicletas, las bielas tienen la cabeza en una sola pieza porque el cigüeñal es desmontable y entre medias se coloca un rodamiento de agujas en vez de casquillos de fricción
- 31. 3.-Tren alternativo 3.4.-Bielas: Características
- 32. 3.-Tren alternativo 3.4.-Bielas: Características de las bielas La biela debe ser robusta pero lo más ligera posible para reducir sus inercias y soportar los esfuerzos mecánicos a los que esta sometida, que son: Esfuerzos de tracción: Al admitir la mezcla Esfuerzos de compresión y flexión: Al transmitir la fuerza de combustión al hacer la compresión
- 33. 3.-Tren alternativo 3.5.- Cigüeñal El cigüeñal es una árbol motriz, donde se albergan tantos codos como cilindros tenga el motor, recibe la fuerza de la combustión a través de las bielas y se convierte en un par que hace girar el cigüeñal