Biela
Una biela para un motor de combustión interna consiste en el ‘extremo grande’, la ‘varilla’ y el ‘extremo pequeño’ (o»). El extremo pequeño se fija al pasador de gudgeon (también llamado «pasador de pistón» o «pasador de muñeca»), que puede girar en el pistón. Por lo general, el extremo grande se conecta al cigüeñal utilizando un cojinete liso para reducir la fricción; sin embargo, algunos motores más pequeños pueden usar un cojinete de elemento rodante, para evitar la necesidad de un sistema de lubricación por bombeo.
Normalmente hay un agujero de alfiler perforado a través del cojinete en el extremo grande de la biela para que el aceite lubricante salga al lado de empuje de la pared del cilindro para lubricar el recorrido de los pistones y los anillos de pistón.
Una biela puede girar en ambos extremos, de modo que el ángulo entre la biela y el pistón puede cambiar a medida que la varilla se mueve hacia arriba y hacia abajo y gira alrededor del cigüeñal.
MaterialsEdit
En los motores automotrices producidos en masa, las bielas generalmente están hechas de acero. En aplicaciones de alto rendimiento, se pueden usar bielas de «palanquilla», que se mecanizan en un palanquilla sólida de metal, en lugar de fundirse o forjarse.
Otros materiales incluyen la aleación de aluminio T6-2024 o la aleación de aluminio T651-7075, que se utilizan para obtener ligereza y la capacidad de absorber un alto impacto a expensas de la durabilidad. El titanio es una opción más cara que reduce el peso. El hierro fundido se puede usar para aplicaciones más baratas y de menor rendimiento, como scooters de motor.
Fallo durante la operaciónEdit
Durante cada rotación del cigüeñal, una biela a menudo está sujeta a fuerzas grandes y repetitivas: fuerzas de corte debido al ángulo entre el pistón y el cigüeñal, fuerzas de compresión a medida que el pistón se mueve hacia abajo y fuerzas de tracción a medida que el pistón se mueve hacia arriba. Estas fuerzas son proporcionales al cuadrado del régimen del motor (RPM).
La falla de una biela, a menudo llamada «lanzar una varilla», es una de las causas más comunes de fallas catastróficas del motor en los automóviles, con frecuencia conduce la varilla rota a través del lado del cárter y, por lo tanto, hace que el motor sea irreparable. Las causas comunes de fallo de la biela son el fallo de tracción debido a altas velocidades del motor, la fuerza de impacto cuando el pistón golpea una válvula (debido a un problema de tren de válvulas), el fallo del cojinete de la varilla (generalmente debido a un problema de lubricación o una instalación incorrecta de la biela.
Cilindro de crédito
La fuerza lateral ejercida sobre el pistón a través de la biela por el cigüeñal puede hacer que los cilindros se desgasten hasta obtener una forma ovalada. Esto reduce significativamente el rendimiento del motor, ya que los anillos de pistón circulares no pueden sellarse correctamente contra las paredes de cilindro de forma ovalada.
La cantidad de fuerza lateral es proporcional al ángulo de la biela, por lo tanto, las bielas más largas reducirán la cantidad de fuerza lateral y el desgaste del motor. Sin embargo, la longitud máxima de una biela está limitada por el tamaño del bloque del motor; la longitud de carrera más la longitud de la biela no debe hacer que el pistón pase por la parte superior del bloque del motor.
Varillas maestro y esclavo edit
Los motores radiales generalmente usan bielas maestro y esclavo, en las que un pistón (el pistón más alto de la animación) tiene una barra maestra con un accesorio directo al cigüeñal. Los pistones restantes fijan los accesorios de sus bielas a los anillos alrededor del borde de la varilla maestra.
Los motores multibancos con muchos cilindros, como los motores V12, tienen poco espacio disponible para muchos cojinetes de biela en una longitud limitada del cigüeñal. La solución más simple, como se usa en la mayoría de los motores de automóviles de carretera, es que cada par de cilindros comparta un diario de manivela, pero esto reduce el tamaño de los cojinetes de varilla y significa que la coincidencia (es decir,. los cilindros en los diferentes bancos están ligeramente desplazados a lo largo del eje del cigüeñal (lo que crea un par de balanceo). Otra solución es usar bielas maestro y esclavo, donde la barra maestra también incluye uno o más pernos de anillo que están conectados a los extremos grandes de las barras esclavas en otros cilindros. Un inconveniente de las varillas maestro-esclavo es que las carreras de los pistones esclavos serán ligeramente más largas que las del pistón maestro, lo que aumenta la vibración en los motores en V.
Uno de los ejemplos más complicados de bielas maestro y esclavo es el motor de avión experimental Junkers Jumo 222 de 24 cilindros desarrollado para la Segunda Guerra Mundial. Este motor constaba de seis bancos de cilindros, cada uno con cuatro cilindros por banco. Cada «capa» de seis cilindros usaba una biela maestra, y los otros cinco cilindros usaban barras esclavas. Se construyeron aproximadamente 300 motores de prueba, sin embargo, el motor no llegó a la producción.
Varillas de horquilla y cuchilla Edit
Las barras de horquilla y cuchilla, también conocidas como «barras de extremo grande dividido», se han utilizado en motores de motocicletas V-twin y motores de aviones V12. Para cada par de cilindros, una barra de «horquilla» se divide en dos en el extremo grande y la barra de «cuchilla» del cilindro opuesto se adelgaza para encajar en este espacio en la horquilla. Esta disposición elimina el par de balanceo que se produce cuando los pares de cilindros se desplazan a lo largo del cigüeñal.
Una disposición común para el rodamiento de extremo grande es que la varilla de la horquilla tenga un único manguito de rodamiento ancho que abarque todo el ancho de la varilla, incluido el espacio central. La varilla de la cuchilla entonces corre, no directamente en el cigüeñal, sino en el exterior de este manguito. Esto hace que las dos varillas oscilen hacia adelante y hacia atrás (en lugar de girar entre sí), lo que reduce las fuerzas en el rodamiento y la velocidad de la superficie. Sin embargo, el movimiento del rodamiento también se vuelve recíproco en lugar de girar continuamente, lo que es un problema más difícil para la lubricación.
Los motores notables para usar varillas de horquilla y cuchilla incluyen el motor de avión Rolls-Royce Merlin V12 y varios motores de motocicleta Harley Davidson V-twin.
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