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domingo, 22 de septiembre de 2013

FABRICACIÓN

Actualmente se pueden obtener por fundición, y hay que tener presente aspectos como:
  • Proceso de fabricación: por forja en frío y/o caliente, permite obtener las mejores propiedades mecánicas (más difícil que se puedan propagar las fisuras) pero cuestan más. La forja es sencilla para motores de 2 o 4 cilindros, pero se complica cuanto mayor sea el número por estar los codos sobre el mismo plano. Para cigueñales no muy cargados o de geometría compleja, la fundición resulta más económica y versátil. Tanto en forja como en fundición, las muñequillas y los apoyos son mecanizados y tratados.
  • Materiales: para los forjados se usan aceros aleados con Cr-Mo, Cr-Mn o CR-Ni-Mo; para los fundidos fundición de grafito esferoidal.
  • Tratamientos: temple por inducción o nitruración. Después del temple hay que hacer un rectificado de la superficie y después de la nitruración un pulido.
  • Realización de los radios de acuerdo: entre las muñequillas o los apoyos, muy importantes en la resistencia mecánica  a fatiga. La dureza y acabado superficial de estos radios tendrán que ser adecuados. Pueden fabricarse por rectificado o rulinado. El rulinado es un proceso de conformación por deformación en frío (forja), donde unos rodillos con forma (rulinas) consiguen un acabado superficial de calidad.

  • Número de apoyos: MEP de altas prestaciones y MEC n+1 apoyos, siendo n el número de muñequillas, es decir, llevan un apoyo intercalado entre cada dos muñequilla. Los MEP suelen llevar n/2 + 1 apoyos, es decir, el apoyo  va intercalado entre cada dos parejas de muñequillas. La relación entre número de apoyos y muñequillas depende de la carga mecánica transmitida por las bielas al cigueñal. Los motores diesel, cuya presión de combustión es mayor, usan mayor número de apoyos.

PARTES Y ESFUERZOS

  • Muñequillas: son las zonas cilíndricas por donde se conectan las bielas.
  • Apoyos: zonas cilíndricas que sirven de apoyo y de puntos de transmisión de fuerzas a la bancada.
  • Palas: son placas que unen las muñequillas con los apoyos.
  • Contrapesos: son las masas que equilibran dinámicamente el conjunto pistón-bulón-biela-cigueñal. Pueden ser integrales o postizos (atornillados)
      El cigueñal soporta varios esfuerzos.
  • Fuerzas transmitidas por las bielas: por la combustión y la inercia del conjunto pistón-bulón-biela.
  • Fuerzas debidas al cigueñal: inercia y vibraciones torsionales.
  • Otras: momentos por el accionamiento de elementos auxiliares (distribución, bomba de aceite, de inyección...) que van conectados a la nariz del cigueñal.
      Estos esfuerzos hacen que el cigueñal trabaje a flexión y a torsión, pero debido a la alternancia de los esfuerzos que intervienen el cálculo se hace a fátiga. Hay que determinar las velocidades de rotación a las que el cigueñal entra en resonancia, éstas velocidades críticas tienen que estar lejos del funcionamiento normal del motor.
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