Biela de pistón: propósito, diseño, mal funcionamiento principal

El vástago del pistón es un elemento del mecanismo de manivela, debido a que la energía se transfiere al cigüeñal cuando se enciende la mezcla de aire y combustible. Es un detalle clave, sin el cual es imposible convertir movimientos alternativos en circulares.

Considere cómo se organiza esta parte, qué tipo de mal funcionamiento son, así como las opciones de reparación.

Construcción de biela

La biela funciona según el principio de los pedales en una bicicleta, solo el pistón que se mueve en el cilindro desempeña el papel de las piernas en el motor. Dependiendo de la modificación del motor, el mecanismo de manivela tiene tantas bielas como cilindros en el motor.

Esta parte tiene tres elementos clave:

• cabeza de pistón;
• cabeza de manivela;
• varilla de poder.

Cabeza del pistón

Este elemento de biela es una parte integral, en la que se fija el pistón (se inserta un dedo en los ojos). Hay opciones con un dedo flotante y fijo.

El dedo móvil está montado en una funda de bronce. Es necesario para que la pieza no se desgaste tan rápido. Aunque a menudo hay opciones sin bujes. En este caso, hay un pequeño espacio entre el dedo y la cabeza, por lo que la superficie de contacto está mejor lubricada.

La modificación con un dedo fijo requiere una mayor precisión en la fabricación. En este caso, la apertura de la cabeza será de menor diámetro que la del dedo.

La forma trapezoidal de la cabeza aumenta el área sobre la que descansa el pistón. Dado que grandes cargas actúan sobre este elemento, está hecho con una forma que puede resistirlas durante un largo período.

Manivela

En el otro lado de la biela hay una cabeza de manivela, cuyo propósito es conectar el pistón y la biela al cigüeñal. Muy a menudo, esta parte es plegable: la cubierta está unida a la biela mediante una conexión atornillada. Para que este elemento se desgaste menos debido a la fricción constante, se insertan insertos entre las paredes de la cabeza y la manivela. Con el tiempo, se desgastan, pero no es necesario reemplazar toda la biela.

La cabeza del cigüeñal está hecha con la máxima precisión para que durante el funcionamiento del mecanismo los pernos no se aflojen y el motor no necesite mantenimiento complejo y costoso.

Si la cubierta de la cabeza se desgasta, entonces la solución más inteligente sería reemplazarla por una idéntica, que está hecha específicamente para este tipo de motor, en lugar de buscar un análogo más barato. Durante la fabricación, se tienen en cuenta las cargas mecánicas y térmicas, por lo que los ingenieros seleccionan el material apropiado y determinan el peso exacto de la pieza.

Hay dos modificaciones a las bielas:

• conexión de perno en ángulo recto (usado en motores con cilindros en línea);
• conexión en un ángulo más agudo con el eje central de la pieza (usado en motores hechos en forma de V).

La cabeza del cigüeñal también tiene un cojinete liso (se asemeja al cojinete principal del cigüeñal). Está hecho de acero de alta resistencia. El material es resistente a altas cargas y tiene propiedades antifricción.

Este elemento también necesita lubricación constante. Es por eso que, antes de comenzar a moverse después de que un automóvil esté inactivo, debe hacer que el motor funcione un poco al ralentí. En este caso, el aceite irá a todos los nodos antes de que se carguen.

Varilla de poder

Esta es la parte principal de la biela, que tiene una construcción de viga en I (en la sección se parece a la letra H). Debido a la presencia de refuerzos, esta parte puede soportar cargas pesadas. Las partes superior e inferior (cabezales) se expanden.

Vale la pena recordar algunos hechos relacionados con las barras de potencia:

• su peso en todo el motor debe ser el mismo, por lo que al reemplazarlo debe tenerse en cuenta que incluso pequeñas desviaciones pueden desestabilizar el funcionamiento del motor;
• en las versiones de gasolina, se utilizan bielas menos duraderas, ya que se genera presión en el cilindro para encender el combustible diesel, que es varias veces mayor que la compresión en un motor convencional;
• Si se compra una biela más pesada (o viceversa, más ligera), antes de instalarla, todas las piezas se ajustan en peso en escalas precisas.

Materiales para la producción de bielas.

En un esfuerzo por hacer que las piezas del motor sean más livianas, algunos fabricantes usan materiales fácilmente aleados para hacer las bielas. Pero la carga en estos elementos no se reduce. Por esta razón, el aluminio rara vez se usa. En la mayoría de los casos, el metal principal utilizado para crear las bielas es el hierro fundido.

Este metal es altamente resistente a cargas mecánicas y térmicas. Y el método de fundición ya se ha desarrollado, lo que facilita el proceso de fabricación de piezas. Dichas bielas se utilizan en motores de gasolina.

Para los motores diesel, como ya se señaló, necesita un material particularmente duradero. Por esta razón, se utiliza acero de alta aleación. El método de procesamiento es la forja en caliente. Dado que se utilizan tecnologías y materiales más sofisticados para la producción más cara que el hierro fundido, las piezas son mucho más caras que sus contrapartes de hierro fundido.

En los modelos deportivos, se utilizan aleaciones ligeras (titanio y aluminio), lo que facilita el diseño de la unidad de potencia (en algunos casos hasta el 50 por ciento).

Los pernos de fijación siempre están hechos de acero de alta aleación, ya que además de las tensiones térmicas, sus roscas están constantemente sometidas a movimientos bruscos de tracción.

¿Por qué fallan las bielas?

La causa más importante de una falla en la biela es el desgaste natural de sus componentes. La cabeza superior (pistón) se rompe con menos frecuencia. Más a menudo cumple el mismo recurso que todo el motor. Aquí hay algunas razones más para la falla de la biela:

• deformación como resultado de la colisión del pistón con la culata;
• puntuación debido al contacto abrasivo con la superficie del revestimiento (por ejemplo, el filtro de aceite se ha rasgado y el aceite usado no se limpia de partículas extrañas);
• Debido a la falta de aceite, el rodamiento deslizante puede dañarse (esto puede determinarse durante la revisión).

Después de una causa natural, en el segundo meta hay una lubricación insuficiente o de baja calidad. Por esta razón, todo automovilista debe recordar que los cambios regulares de aceite deben ocurrir a la hora establecida por el fabricante, incluso si el automóvil no conduce con tanta frecuencia. El aceite con el tiempo pierde sus propiedades, lo que puede afectar negativamente la salud del motor.

Reparación de bielas

No en todos los casos es posible reparar varillas. Esta operación se puede realizar si:

• deformación de la barra de soporte;
• mayor holgura de la cabeza del pistón;
• Aumentar la holgura del cabezal del cigüeñal.

Antes de la reparación, se realiza una inspección visual de la pieza. Usando un nutrómetro, se miden el diámetro y todos los espacios libres de la biela. Si estos indicadores están dentro de los límites normales, pero no hay necesidad de cambiar las bielas.

Si la varilla se deforma, esto no se puede ignorar, ya que la distribución desigual de la carga conducirá a la destrucción de la superficie del cilindro, un mayor desgaste del cigüeñal y el pistón.

La deformación de la biela siempre va acompañada de un mayor ruido del motor, incluso a bajas revoluciones. Es extremadamente difícil reparar dicho defecto, por lo que en este caso la pieza simplemente se reemplaza por una nueva.

En el caso de un espacio libre inapropiado, la cubierta de la cabeza se aburre al tamaño apropiado de los sujetadores instalados. Para no eliminar el milímetro adicional, debe usar un torno especial con una boquilla para aburrir.

Si hay un desarrollo en la cabeza del pistón, se deben usar camisas de reparación especiales, cuyos tamaños corresponden al espacio libre requerido. Por supuesto, mientras el motor está funcionando, la manga se frotará y tomará la forma deseada.

Al usar los casquillos, debe verificar si el orificio del revestimiento y la cabeza coincidieron: el aceite fluye a través del dedo a través de él. De lo contrario, la reparación no extenderá la vida útil del motor, sino que reducirá drásticamente su vida útil (después de todo, el automovilista piensa que el motor está "sin capitalizar" y no necesita ser reparado de inmediato, pero en realidad las partes están experimentando una escasez de aceite).

Después de la edición, se deben pesar las partes para que no aparezcan vibraciones desagradables en el motor debido a la diferencia de peso.

Preguntas y respuestas

¿Cómo comprobar si la biela tiene una elipse? La geometría de la biela se comprueba con un equipo especial. Si la biela está ligeramente deformada, esto no se puede determinar a simple vista. Para ello, se utiliza un calibre interno o una máquina especializada.

¿De qué está hecha la biela? Desde el vástago, la cabeza del pistón superior, la cabeza del cigüeñal inferior. La cabeza del pistón está conectada al pistón con un pasador y la cabeza de la manivela está conectada al cuello de la manivela.