Tema:
- Descomponiendo la fuerza del pistón
Descomponiendo la fuerza del pistón:
Se crea una presión (p) encima del pistón como resultado de la combustión durante la carrera de potencia. La fuerza resultante se transmite al muñón del cigüeñal mediante la biela. El momento que esto crea (fuerza * brazo) hace que el cigüeñal gire. Aquí es donde se origina par (par) furgoneta de motor.
Las cinco imágenes a continuación muestran las fuerzas creadas en el mecanismo de biela y manivela cuando la presión de combustión empuja el pistón hacia abajo. A continuación se describe para cada imagen ampliada una explicación de la interacción de fuerzas.
1. La presión de combustión (p) crea una fuerza sobre el pistón (Fz) y el cojinete principal (Fh). Podemos determinar esta fuerza basándonos en la diagrama indicador.
El poder Fz se transmite a la biela. En esta situación, la biela está perpendicular sobre el muñón del cigüeñal y el cojinete principal (Fh). La combustión real, en la que la presión p es máxima, se produce aproximadamente unos 8 grados del cigüeñal después del PMS. El poder Fz es la misma que la fuerza ejercida sobre la biela y los cojinetes principales del cigüeñal. Entonces podemos escribir: Fz = Fh.
En esta imagen vemos una línea discontinua amarilla que va desde el centro del cigüeñal hasta el centro del muñón del cigüeñal. El centro de la biela (punto negro) gira alrededor de esto.
En esta situación no se produce ninguna descomposición de la fuerza del émbolo. En esta posición la fuerza sobre el cojinete principal es máxima.
Resumen de las abreviaturas utilizadas:
- p: presión de combustión;
- Fz: fuerza del pistón;
- Fh: fuerza sobre el cojinete principal
2. La fuerza del pistón se transmite al muñón del cigüeñal a través de la biela. Descomponemos la fuerza sobre el pistón (Fz) y en la fuerza de la biela (Fd) que corre en dirección a la biela.
Debido a la inclinación de la biela y la fuerza Fz, el pistón se presiona contra la pared del cilindro. Esta fuerza está indicada por Fl (fuerza de la trayectoria de deslizamiento). En este punto el pistón y el cilindro son los que más se desgastan.
La fuerza de la biela Fd actúa sobre el muñón del cigüeñal y se disuelve como resultado del giro del muñón del cigüeñal en la fuerza circunferencial tangencial (Ft) y la fuerza radial sobre el cojinete principal (Fh). La fuerza radial transmite la fuerza al cigüeñal a través del cojinete de biela superior.
La fuerza tangencial (Ft) depende tanto de la fuerza de la biela como de la posición en la que se encuentra el mecanismo de biela del cigüeñal. Debido a que la fuerza tangencial determina la par (par) del motor, el par cambia constantemente de magnitud. La masa del volante asegura que estos cambios de par no afecten directamente a la velocidad de rotación del cigüeñal.
Resumen de las abreviaturas utilizadas:
- p: presión de combustión;
- Fz: fuerza del pistón;
- Fd: fuerza de biela;
- Fl: fuerza del conducto;
- Fh: fuerza sobre el cojinete principal;
- Ft: fuerza tangencial.
3. Las líneas centrales de la biela y el muñón del cigüeñal forman un ángulo de 90 grados entre sí. La fuerza tangencial (Ft) es la misma que la fuerza de la biela (Fd) y es, así como el par obtenido / esfuerzo de torsión, más alto en este punto. Entonces podemos escribir: Fd = pies.
El cojinete principal ahora no está cargado. Ya no se trata de la fuerza Fh. Podemos notar: Fh = 0
Resumen de las abreviaturas utilizadas:
- p: presión de combustión;
- Fz: fuerza del pistón;
- Fd: fuerza de biela;
- Fl: fuerza del conducto;
- Fh: fuerza sobre el cojinete principal.
4. A medida que se gira más el cigüeñal, la fuerza tangencial disminuye (Ft). La fuerza tangencial ya no coincide con la fuerza de la biela.
La fuerza de la guía (Fl) ahora ha aumentado, porque el ángulo en el que ahora se coloca la biela es máximo.
Resumen de las abreviaturas utilizadas:
- p: presión de combustión;
- Fz: fuerza del pistón;
- Fd: fuerza de biela;
- Fl: fuerza del conducto;
- Fh: fuerza sobre el cojinete principal;
- Ft: fuerza tangencial.
5. El pistón continúa moviéndose hacia el ODP. La fuerza sobre el cojinete principal (Fh) aumenta y es máximo cuando el pistón llega hasta el ODP.
Además, la fuerza de la guía (Fl) disminuyó; esta fuerza se vuelve 0 N cuando el pistón alcanza el ODP.
Resumen de las abreviaturas utilizadas:
- p: presión de combustión;
- Fz: fuerza del pistón;
- Fd: fuerza de biela;
- Fl: fuerza del conducto;
- Fh: fuerza sobre el cojinete principal;
- Ft: fuerza tangencial.
