Cigüeñal - la base de un motor de pistón

Por supuesto, todo el mundo ha oído hablar del cigüeñal. Pero, probablemente, no todos los automovilistas entienden claramente qué es y para qué sirve. Y algunos ni siquiera saben realmente cómo se ve y dónde está. Mientras tanto, esta es la parte más importante, sin la cual es imposible el funcionamiento normal de un motor de combustión interna (ICE) de pistón. 

Cabe señalar que esta pieza es bastante pesada y costosa, y su reemplazo es un asunto muy problemático. Por lo tanto, los ingenieros no dejan de intentar crear motores de combustión interna ligeros alternativos, en los que uno podría prescindir de un cigüeñal. Sin embargo, las opciones existentes, por ejemplo, el motor Frolov, aún son demasiado simples, por lo que es demasiado pronto para hablar sobre el uso real de dicha unidad.

Cita

El cigüeñal es una parte integral del conjunto clave del motor de combustión interna: el mecanismo de manivela (KShM). El mecanismo también incluye bielas y partes del grupo cilindro-pistón. 

Cuando la mezcla de aire y combustible se quema en el cilindro del motor, se forma un gas altamente comprimido que, durante la fase de carrera de potencia, empuja el pistón hasta el punto muerto inferior. 

La biela está conectada al pistón en un extremo con la ayuda de un pasador de pistón, y en el otro extremo al muñón de la biela del cigüeñal. La posibilidad de conexión con el cuello la proporciona una parte extraíble de la biela, llamada tapa. Dado que el muñón de la biela está desplazado con respecto al eje longitudinal del eje, cuando la biela lo empuja, el eje gira. Resulta algo que recuerda a la rotación de los pedales de una bicicleta. Así, el movimiento alternativo de los pistones se convierte en rotación del cigüeñal. 

En un extremo del cigüeñal, el vástago, se monta un volante contra el cual se presiona. A través de él, el par se transmite al eje de entrada de la caja de cambios y luego a través de la transmisión a las ruedas. Además, el volante masivo, debido a su inercia, asegura una rotación uniforme del cigüeñal en los intervalos entre las carreras de trabajo de los pistones. 

En el otro extremo del eje - se llama puntera - colocan un engranaje por el cual se transmite la rotación al árbol de levas, y que a su vez controla el funcionamiento del mecanismo de distribución de gas. El mismo accionamiento en muchos casos también arranca la bomba de agua. Aquí suelen estar las poleas para el accionamiento de unidades auxiliares: bomba de dirección asistida (), generador, aire acondicionado. 

diseño

Cada cigüeñal específico puede tener sus propias características de diseño. No obstante, se pueden distinguir elementos comunes a todos.

Aquellas secciones que se encuentran sobre el eje longitudinal principal del eje se denominan muñones principales (10). El cigüeñal descansa sobre ellos cuando se instala en el cárter del motor. Los cojinetes lisos (revestimientos) se utilizan para el montaje.

Los muñones de biela (6) son paralelos al eje principal, pero desplazados con respecto a él. Mientras que la rotación de los muñones principales ocurre estrictamente a lo largo del eje principal, los muñones del cigüeñal se mueven en círculo. Estas son las mismas rodillas, gracias a las cuales la parte obtuvo su nombre. Sirven para conectar las bielas ya través de ellas reciben los movimientos alternativos de los pistones. Aquí también se utilizan cojinetes lisos. El número de muñones de biela es igual al número de cilindros del motor. Aunque en los motores en forma de V, dos bielas a menudo descansan sobre un gorrón principal.

Para compensar las fuerzas centrífugas generadas por el giro de las muñequillas, en la mayoría de los casos, aunque no siempre, disponen de contrapesos (4 y 9). Se pueden ubicar a ambos lados del cuello o solo en uno. La presencia de contrapesos evita la deformación del eje, que puede provocar un funcionamiento incorrecto del motor. Hay casos frecuentes en los que la flexión del cigüeñal incluso conduce a su atasco.

Las denominadas mejillas (5) conectan los muñones principal y de biela. También actúan como contrapesos adicionales. Cuanto mayor es la altura de los carrillos, más alejados del eje principal se encuentran los muñones de biela, y por tanto, mayor es el par, pero menor la velocidad máxima que es capaz de desarrollar el motor.

Hay una brida (7) en el vástago del cigüeñal a la que se une el volante.

En el extremo opuesto hay un asiento (2) para el engranaje impulsor del árbol de levas (correa de distribución).

En algunos casos, en un extremo del cigüeñal hay un engranaje prefabricado para impulsar unidades auxiliares.

El cigüeñal se monta en el cárter del motor sobre las superficies de asiento mediante cojinetes principales, que se fijan desde arriba con tapas. Los anillos de empuje cerca de los muñones principales no permiten que el eje se mueva a lo largo de su eje. Desde el lado de la punta y el vástago del eje en el cárter hay sellos de aceite. 

Para suministrar lubricante a los muñones principal y de biela, tienen orificios de aceite especiales. A través de estos canales, se lubrican los llamados liners (cojinetes deslizantes), que se colocan en los cuellos.

Producción

Para la fabricación de cigüeñales, se utilizan grados de acero de alta resistencia y tipos especiales de hierro fundido con adición de magnesio. Los ejes de acero generalmente se producen mediante estampado (forjado) seguido de tratamiento térmico y mecánico. Para garantizar el suministro de lubricante, se perforan canales de aceite especiales. En la etapa final de producción, la pieza se equilibra dinámicamente para compensar los momentos centrífugos que se producen durante la rotación. El eje está equilibrado y, por lo tanto, se excluyen las vibraciones y los golpes durante la rotación.

Los productos de hierro fundido se fabrican mediante fundición de alta precisión. Los ejes de hierro fundido son más baratos y este método de producción facilita la creación de agujeros y cavidades internas.

En algunos casos, el cigüeñal puede tener un diseño plegable y constar de varias partes, pero tales partes prácticamente no se utilizan en la industria automotriz, excepto en las motocicletas. 

¿Qué problemas pueden surgir con el cigüeñal?

El cigüeñal es una de las partes más estresadas de un automóvil. Las cargas son principalmente de naturaleza mecánica y térmica. Además, las sustancias agresivas, como los gases de escape, tienen un efecto negativo. Por lo tanto, incluso a pesar de la alta resistencia del metal del que están hechos los cigüeñales, están sujetos al desgaste natural. 

El aumento del desgaste se ve facilitado por el abuso de altas velocidades del motor, el uso de lubricantes inadecuados y, en general, el descuido de las reglas de operación técnica.

Los revestimientos (especialmente los cojinetes principales), la biela y los muñones principales se desgastan. Es posible doblar el eje con una desviación del eje. Y dado que las tolerancias aquí son muy pequeñas, incluso una ligera deformación puede interrumpir el funcionamiento normal de la unidad de potencia hasta el bloqueo del cigüeñal. 

Los problemas asociados con las camisas (“pegarse” al cuello y raspar los cuellos) constituyen la mayor parte de todas las fallas del cigüeñal. La mayoría de las veces ocurren debido a la falta de aceite. En primer lugar, en tales casos, debe verificar el sistema de lubricación (bomba de aceite, filtro) y cambiar el aceite.

La vibración del cigüeñal generalmente es causada por un mal equilibrio. Otra posible causa puede ser una combustión desigual de la mezcla en los cilindros.

A veces pueden aparecer grietas, que inevitablemente terminarán en la destrucción del eje. Esto puede deberse a un defecto de fábrica, que es muy raro, así como a la tensión acumulada del metal o al desequilibrio. Es muy probable que la causa de las grietas sea el impacto de las piezas acopladas. Un eje agrietado no se puede reparar.

Todo esto debe ser considerado antes de reemplazar o reparar el cigüeñal. Si no encuentra y elimina las causas de los problemas, en un futuro cercano, todo tendrá que repetirse nuevamente.

Selección, sustitución, reparación.

Para conseguir el cigüeñal, hay que desmontar el motor. Luego se retiran las tapas de los cojinetes principales y las bielas, así como el volante y los anillos de empuje. Después de eso, se retira el cigüeñal y se lleva a cabo su solución de problemas. Si la pieza ha sido reparada previamente y ya se han seleccionado todas las dimensiones de reparación, entonces deberá ser reemplazada. Si el grado de desgaste lo permite, se limpia el eje, prestando especial atención a los agujeros de aceite, para luego proceder a la reparación.

El desgaste de la superficie de los cuellos se elimina mediante el esmerilado a un tamaño de reparación adecuado. Este proceso está lejos de ser tan simple como podría parecer a primera vista, y requiere un equipo especial y las calificaciones adecuadas del maestro.

Aunque, después de dicho procesamiento, la pieza está sujeta a un equilibrado re-dinámico obligatorio, la reparación del cigüeñal a menudo se limita solo a la molienda. Como resultado, un eje desequilibrado después de una reparación de este tipo puede vibrar, mientras que los asientos se rompen y los sellos se aflojan. Son posibles otros problemas, que en última instancia conducen a un consumo excesivo de combustible, una caída de potencia y un funcionamiento inestable de la unidad en ciertos modos. 

No es raro que se enderece un eje doblado, pero los expertos son reacios a realizar este trabajo. El enderezado y equilibrado es un proceso muy laborioso y costoso. Además, editar el cigüeñal está asociado con el riesgo de fractura. Por lo tanto, en la mayoría de los casos, un cigüeñal deformado es más fácil y económico de reemplazar por uno nuevo.

Al reemplazar, debe instalar exactamente la misma pieza o un análogo aceptable; de ​​lo contrario, no se pueden evitar nuevos problemas.

Comprar un cigüeñal usado a bajo precio es una especie de cerdo en un empujón, que nadie sabe lo que resultará al final. En el mejor de los casos está algo desgastado, en el peor tiene defectos que no se notan a la vista.

Al comprar uno nuevo a un vendedor de confianza, puede estar seguro de su calidad. La tienda online china puede ofrecer otros componentes de su coche a precios razonables.

No olvide también que al instalar un cigüeñal nuevo, asegúrese de reemplazar la biela y los cojinetes principales, así como los sellos de aceite.

Después de reemplazar el cigüeñal, el motor debe funcionar de dos a dos mil quinientos kilómetros en un modo suave y sin cambios bruscos de velocidad.