LABORATORIO Nº 4 RELACIÓN BIELA CIGÜEÑAL
I.
OBJETIVOS •
II.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS •
•
III.
Establecer una relación matemática que calcule la distancia teórica (L) entre el eje de manivela y el eje del pasador del pistón en función al ángulo(θ) que forman biela y radio de manivela(cige!al) de un motor de combustión interna que opera bajo el ciclo "tto.
Identi#car y medir la longitud de una biela$ medido desde el centro de la cabe%a &asta el centro del pie de este. 'edir el radio de la manivela$ medido desde el centro del cige!al &asta el centro de uno de los pu!os.
MARCO TEORICO Biela onsiste en una barra rgida dise!ada para establecer uniones articuladas en sus e*tremos. e*tremos. +ermite +ermite la unión de dos operador operadores es transformando transformando el movimie movimiento nto rotati rotativo vo de uno (manivel (manivela$ a$ e*c,ntr e*c,ntrica$ ica$ cige! cige!al) al) en el lineal lineal alternativo del otro (,mbolo)$ o viceversa.
-esde el punto de vista t,cnico se distinguen distinguen tres partes básicas cabea! "ie y
c#e$"%&
La cabea 'e biela es el e*tremo que reali%a el movimiento rotativo. Está unida mediante una articulación a un operador e*c,ntrico (e*c,ntrica$ manivela$ cige!al) dotado de movimiento giratorio. El "ie 'e biela es el e*tremo que reali%a el movimiento alternativo. El &ec&o de que suela estar unida a otros elementos (normalmente un ,mbolo) &ace que tambi,n necesite de un sistema de unión articulado. El c#e$"% 'e biela es la parte que une la cabe%a con el pie. Está sometida a esfuer%os de tracción y compresión y su forma depende de las caractersticas de la máquina a la que pertene%ca.
Ci()e*al /n cige!al o cigo!al0 1 es un eje acodado$ con codos y contrapesos presente en ciertas máquinas que$ aplicando el principio del mecanismo de biela 2 manivela$ transforma el movimiento rectilneo alternativo en circular uniforme y viceversa. En los motores de automóviles el e*tremo de la biela opuesta al bulón del pistón (cabe%a de biela) conecta con la mu!equilla$ la cual junto con la fuer%a ejercida por el pistón sobre el otro e*tremo (pie de biela) genera el par motor instantáneo. El cige!al va sujeto en los apoyos$ siendo el eje que une los apoyos el eje del motor. 3ormalmente se fabrican de aleaciones capaces de soportar los esfuer%os a los que se ven sometidos y pueden tener perforaciones y conductos para el paso de lubricante. 4in embargo$ estas aleaciones no pueden superar una dure%a a 56 7oc89ell :: (56 7;)$ debido a que cuanto más dura es la aleación más frágil se convierte la pie%a y se podra llegar a romper debido a las grandes fuer%as a las que está sometida.
Meca+i,% biela . a+i/ela 0ci()e*al1 El mecanismo de biela 2 manivela es un mecanismo que transforma un movimiento circular en un movimiento de traslación$ o viceversa. El ejemplo actual más com
I=.
PROCE2IMIENTO •
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Identi#car el mecanismo cige!al 2 biela y separarlos con ayuda de las llaves.
on ayuda del vernier medir el diámetro de la cabe%a y el pie de biela. > obtener el radio de cada uno respectivamente.
'edir la -istancia (8) de la base interna de cabe%a a base interna de pie de biela.
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'edir la distancia entre el centro del pu!o del cige!al y su eje utili%ando la má*ima precisión posible$ ese será el radio de manivela (a).
=.
2ATOS! C3LCLOS 5 RESLTA2OS Me'ici%+e, Radio de manivela (a) a ? @A.1 mm Radios de cabeza y pie de biela -. cabe%a ? BAm m 1 7. cabe%a ? 1C.B mm 1 ? 7. pie
-.ie p ? 10.Bm m1 1
? 06.AB mm
? Distancia (k) de la base interna de cabeza a base interna de pie de biela. D?A.B mm Diámetro (B) de la cámara F ? CB.0 mm Volumen muerto Vm (Vc)
=m ? GG@66 mm @
(dato obtenido del laboratorio @)
F%$#la, %b6e+i'a, 2%+'e L es la distancia entre el eje de manivela y el eje del pasador del pistón.
B diámetro de la cámara S carrera del pistón 7 longitud de biela a8 radio de la manivela
9 Hngulo formado por la biela y el radio de manivela
Sea . longitud de biela de centro de cabe%a a centro de pie de biela.
? I I ? EA.B I 1C.B I 06.AB ?
[email protected] mm
7 : ;<=&>? 2el ($@c% 0a$$iba1 %b6e+e%, #e8
? () (
J ((0) ) ) > con estaposicion valor podemos cualquier o valor obtener el volumen total (= t) de camara en de θ (θ va de 6 a
?
(
J )
0C6).
01 Hdemas conociendo el radio de manivela podemos conocer la carrera (4)
?
Al(#+%, C@lc#l%, on las medidas y formulas encontradas podemos obtener Volumen total en el punto muerto superior (PMS)
D on a? @A.1 mm $ *
?
[email protected] mm y θ ? 6 0
0
? acos(θ) (K1 J a1sen(θ)1 )1 ? @A.1 cos(6) (
[email protected] @A.11sen(6)1)1
? .
7eempla%ando en (1) ? =c
F
1
( K a J L) ? GG@66 mm@ CB.0
1
5
(
[email protected] @A.1 J 0A@.B )
5
?
? .
3ota Este volumen total es el volumen muerto del cilindro.
Volumen total en el punto muerto inerior (PM!)" on a? @A.1 mm $ * ?
[email protected] mm y θ ? 0C6 0
0
? acos(θ) (K1 J a1sen(θ)1 )1 ? @A.1 cos(0C6) (
[email protected]
@A.11sen(0C6)1)1 ? .
7eempla%ando en (1) ? =c I
CB. 01 (
[email protected] @A.1 J .BB)
F1 5
( K a J L) ? GG@66
5
mm@ ? . ? .
3ota Este volumen total es la suma del volumen muerto (=m) y el volumen cilindro (=&) #arrera del pist$n ?
?
M . ? .
RECOMEN2ACIONES Hlgunas recomendaciones de seguridad podran ser •
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Hl utili%ar las llaves debemos asegurarnos que estas no est,n desbocadas ya que si utili%amos &erramientas en mal estado podemos ocasionarnos un accidente. Elegir siempre la llave que se ajuste perfectamente a la cabe%a de la tuerca que se desea apretar o aNojar. Empla%ar la llave perpendicularmente al eje de la tuerca. -e no &acerlo as$ se corre el riesgo de que resbale. 3o deben utili%arse las llaves para golpear a modo de martillos o como palancas. +or ultimo siempre consultar al docente a cargo en caso de dudas.
CONCLSIONES 4e logró desarmar con ,*ito el mecanismo biela 2 cige!al además de su funcionamiento dentro de un motor de combustión interna. 4e identi#có las bielas y cige!al logrando medir su longitud y su radio de manivela respectivamente. Ouvimos que &acer uso de nuestra creatividad para lograr medir el radio de manivela ya que los pu!os del cige!al cuentan con un contrapeso que di#culta la visión y medida de la distancia al centro del eje. en conclusión se logró obtener algunas relaciones matemáticas para el cálculo del volumen total en cualquier posición del pistón dentro de la cámara en base al Hngulo que forma el radio de manivela con la biela$ además de una relación entre la carrera del pistón con la medida del radio de biela.
REFERENCIAS BIBLIOGR3FICAS Internal ombustion Engines Pundamentals Qo&n F ;ey9ood 'anuals taller cecsa =ol8s9agen
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