Issuu on Google+

CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

COMPONENTES DEL MOTOR Componentes del motor Después de completar este tema, usted podrá identificar los componentes de los conjuntos del bloque, la culata y el tren de engranajes y entender la función de cada componente.

Conjunto del bloque En esta sección, usted verá cada uno de los componentes del conjunto del bloque, y podrá describir la función de cada componente.

Conjunto del bloque En el conjunto del bloque es en donde se produce la potencia. Veamos cada uno de los componentes del bloque y como trabajan juntos para hacer que el motor funcione.

Bloque principal

El bloque de motor es la estructura que sostiene todos los componentes del motor Caterpillar. Este mantiene el cigüeñal, los pistones, las bielas y otros componentes en alineación precisa. El bloque también contiene el refrigerante y el aceite del motor y proporciona un lugar para conectar componentes externos como la bomba de agua y el filtro de aceite. Los bloques Caterpillar se fabrican de hierro gris fundido, para que resistan las tensiones, el calor y la vibración.

1


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Culata

Camisas de cilindro

Enfriamiento de las camisas de cilindro

En motores pequeños de diseño en línea, la culata es forjada en un solo cuerpo, que se conecta a la parte superior del bloque de motor. En los motores en “V” y en algunos motores en líneas grandes se usan dos culatas o culatas múltiples. Por ejemplo, los motores de las Series 3500 y 3600 Caterpillar tienen una culata por cilindro. La culata realiza las siguientes funciones: 1. Conforma la superficie de sellado superior de la cámara de combustión 2. Disipa el calor, a medida que el refrigerante fluye a través de los conductos de agua internos 3. Envía el aire de admisión hacia adentro de la cámara de combustión y los gases de escape hacia afuera 4. Sirve de soporte para las válvulas y los inyectores Las camisas forman las paredes de la cámara de combustión. La culata y las válvulas forman la superficie superior de la cámara, y el pistón y los anillos forman la superficie inferior. El pistón y los anillos se deslizan hacia arriba y hacia abajo en las paredes del cilindro sobre una película delgada de aceite. El sello preciso entre el anillo del pistón y la pared del cilindro sella la cámara de combustión de la parte inferior del motor. Las camisas se enfrían por contacto directo con el refrigerante que fluye alrededor de la superficie externa. Estas se sostienen en el bloque por medio de una brida en la parte superior (o sostenida en el medio) y en el área del sello anular de la parte inferior. Debido a que el bloque no sostiene las camisas en toda su longitud, estas tienen paredes de gran espesor para resistir los golpes de las fuerzas de combustión. La perforación del cilindro de los motores sin camisas se enfría haciendo fluir el refrigerante a través de los conductos internos del bloque de motor alrededor de las perforaciones.

2


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Antecamisas secas de cilindro

Rayado transversal de la camisa de cilindro

Con el fin de reutilizar los motores sin camisas, en la reconstrucción del motor se usan antecamisas secas. Durante el reacondicionamiento general, la perforación del cilindro se rectifica a un tamaño un poco mayor y una antecamisa seca se hace entrar a presión en el orificio. Estas se llaman “antecamisas secas” porque el enfriamiento se realiza indirectamente; es decir, el refrigerante no tiene contacto directo con la superficie de la antecamisa. Las camisas y los orificios deben tener un redondeado uniforme para asegurar un buen asiento con los anillos del pistón. Las camisas de cilindro Catepillar son tratadas térmicamente en toda su longitud para proporcionar más resistencia. Las camisas Cat se bruñen para darles fuerza extra en el área crítica de la brida donde se concentra la mayor tensión debido a la combustión. Las camisas y perforaciones de Caterpillar también tienen un patrón de rectificado transversal y uniforme que asegura la distribución correcta de aceite en toda la superficie interna de la camisa, que permite el asiento de los anillos y lubricación adecuados y evitan el rayado de los anillos y las camisas.

3


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Pistones

Pistón de una pieza contra dos piezas

La función principal del pistón es transferir la energía de la combustión al cigüeñal en forma de potencia mecánica. También actúa como una bomba en las carreras de admisión y escape para introducir aire en la cámara de combustión y sacar los gases de escape. Los pistones deben ser fuertes, livianos y buenos conductores del calor. Los pistones Cat se maquinan cuidadosamente en forma ovalada. Durante la operación del motor, el calor hace que el pistón se expanda de su forma oval a la forma circular para un mejor contacto concéntrico de los anillos del pistón con la superficie de la camisa del cilindro. Este diseño suministra un excelente control del aceite y combustión eficiente. Los pistones Caterpillar tienen un resalto lateral especial maquinado en el área del orificio del pasador en donde hay mayor concentración de esfuerzos. Esto da espacio libre al pasador del pistón para que se flexione en cargas altas sin agarrotarse en el orificio. Los pistones de aluminio de una pieza se usan en muchas aplicaciones. Los motores con mayor presión de cilindro requieren pistones de dos piezas. La parte superior del pistón se llama Corona del pistón. Los pistones de los motores con cámaras de precombustión (PC) tienen un tapón térmico de acero inoxidable en la corona. Los pistones de los motores de inyección directa tienen un diseño de cráter. A un lado del pistón están las ranuras de los anillos y los resaltos, que son el área entre los anillos. La parte inferior del pistón se llama Falda y contiene el orificio para el pasador del pistón.

4


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Anillos de pistón

Biela

Todos los pistones Caterpillar tienen tres anillos, con excepción de algunos pistones de la Serie 3200, que solo tienen dos anillos. Los anillos superiores son los anillos de compresión y sellan los gases de combustión en la cámara de combustión. El anillo inferior es el anillo de control de aceite y controla la cantidad y espesor del aceite en la superficie de la camisa de cilindro. Todos los anillos de pistón están ubicados arriba del orificio del pasador del pistón. El aceite regresa al carter a través de orificios en las ranuras del anillo de control de aceite. Los anillos del pistón Cat se fabrican de hierro dúctil resistente pero flexible y tienen tratamiento térmico para darles mayor resistencia. Además, los anillos del pistón Caterpillar están revestidos con material de desgaste de cromo o plasma que esta muy por encima de las normas industriales y suministran una vida de desgaste excepcionalmente larga. Los motores de la Serie 3400 usan los anillos revestidos de plasma, que resisten el rayado, aún cuando aumente la potencia del motor. Los anillos de compresión Cat (tanto superiores como intermedios) tienen un resalto testigo (que se ve como una línea). Este resalto testigo realmente es el resultado de una prueba de calidad efectuada en cada anillo de pistón Caterpillar y certifica que el anillo es perfectamente redondo y que proporcionara un sellado correcto y un control uniforme del aceite. La biela une el pistón al cigüeñal. Cambia el movimiento hacia arriba y hacia abajo del pistón en movimiento de giro del cigüeñal. Se usa un buje a presión en el extremo del orifico del pasador del pistón, por lo tanto la biela puede girar libremente alrededor del pasador del pistón. Las bielas tienen forma cónica en el extremo del orificio del pasador. Esto le da a la biela más resistencia en las áreas con carga más alta. Dos pernos sostienen la tapa del extremo de biela en la biela. Este diseño mantiene el ancho de biela a un mínimo, de modo que la biela puede quitarse a través del cilindro para facilitar el mantenimiento.

5


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Extremo de cigüeñal de la biela (cabeza de biela)

Numero de biela

Cigüeñal

El extremo del cigüeñal de la biela consta de dos piezas: la biela y la tapa de biela empernada. Los cojinetes se usan aquí para proporcionar una buena superficie de desgaste entre la biela y el cigüeñal. Las bielas Caterpillar están forjadas para darles una resistencia y dureza altas. Se someten a procesos de templado y se rectifican a tolerancias muy pequeñas que aseguran la rectitud, el peso correcto y el alineamiento. Las bielas sostienen firmemente los cojinetes en posición durante la operación. En algunos motores grandes de modelos anteriores, las bielas tienen conductos de aceite internos que envían el aceite hacia el lado inferior del pistón para efectos de enfriamiento.

Durante el armado del motor, se marca un número en el extremo del cigüeñal de la biela y en la tapa de la biela, que indica que estas dos piezas son un conjunto y que fueron maquinadas juntas. Durante el reacondicionamiento del motor, estas piezas siempre se deben usar juntas.

El pistón y la biela impulsan el cigüeñal, que a su vez impulsa el volante y los engranajes para dar potencia a otros componentes. En otras palabras, el cigüeñal cambia las fuerzas de combustión en el cilindro en fuerzas de gira útil, que impulsa el equipo. El cigüeñal esta sostenido en el bloque del motor por los cojinetes de bancada. Estos cojinetes y los cojinetes de biela son lubricados por aceite que fluye por los conductos perforados en el bloque y el cigüeñal. Un cojinete de tope evita el movimiento excesivo de extremo a extremo (movimiento hacia atrás y hacia adelante) del cigüeñal. Los cigüeñales deben ser extremadamente fuertes y estar compensados. Las superficies del muñón (las áreas en las que se montan los cojinetes)

6


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA necesitan tratarse térmicamente para aumentar la dureza de la superficie y se rectifican levemente para proporcionar una mayor vida de desgaste y su reutilización. Los muñones de los cigüeñales Cat tienen una dureza Rocwell de más de 40 Rc y se pulen con un acabado de superficie de 5 micropulgadas - ¡lo mejor de la industria!

Árbol de levas

El árbol de levas se encuentra en el lado izquierdo inferior del bloque del motor. El árbol de levas es impulsado por los engranajes del cigüeñal. Cinco cojinetes soportan el eje de levas en el motor de cuatro tiempos. En los motores de seis cilindros, se usan siete cojinetes.

Levas del árbol de levas

EL árbol de levas controla la apertura y el cierre de las válvulas y puede controlar la inyección de combustible cuando se usan inyectores unitarios. El árbol de levas recibe su nombre de las levas o lóbulos en forma de huevo. A medida que el árbol de levas gira, también lo hacen las levas. Los componentes del tren de válvulas unidos al árbol de levas siguen el movimiento hacia arriba y hacia abajo. Cuando la nariz de la leva sube, la válvula se abrirá completamente.

Levantaválvulas Un levantaválvulas o seguidor de leva descansa en cada leva del árbol de levas. A medida que el árbol de levas gira, mueve el levantaválvulas, siguiendo la forma de la leva.

7


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Bloque de motor Como vimos anteriormente, el bloque de motor es la estructura que sostiene todos los componentes del motor Caterpillar. Los bloques de motor tienen diferentes diseños. En un motor en línea, los cilindros se alinean en una fila (de aquí “en línea”). Los motores en “V” separan los cilindros en dos filas y el bloque de motor tiene la forma de una “V”. Diseño del bloque de motor Los bloques de motor, normalmente, son de hierro forjado gris. En el bloque se forja los conductos de refrigerante (1) y de lubricante (2).

Diseño del cilindro Los cilindros pueden ser forjados permanentemente en el bloque y se llaman de perforación original (1), o pueden ser camisas de cilindro reemplazables (2).

Camisas de cilindro Las camisas forman las paredes de la camisa de agua entre el refrigerante y los pistones.

8


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Tipos de camisas de cilindro Las camisas secas tienen sellos anulares, para sellar la camisa de agua y evitar escapes del refrigerante. Las camisas secas se usan, frecuentemente, para reparar o “encamisar” motores con perforaciones originales, en caso de la falla de un cilindro. Las camisas se llaman “secas”, debido a que se ajustan contra las paredes del orificio preexistentes del cilindro del bloque de motor. Piezas de las camisas secas de cilindro

Las camisas Cat se fabrican de hierro forjado, de cuatro o seis al mismo tiempo, en moldes de arena y contienen una estructura granular al azar con escamas de grafito. El diámetro interior de la camisa experimenta un proceso conocido como “templado por inducción”, el cual ayuda a que la camisa tenga una vida útil más larga. Una camisa seca tiene 6 partes principales: 1. Superficie interior (también llamada perforación): da soporte al pistón 2. Sello de combustión: sella la cámara de combustión 3. Brida: mantiene la camisa en el bloque 4. Ranura de banda de compresión: sostiene la banda de compresión, lo cual ayuda a que la camisa se ajuste al orificio y reduzca la vibración de la camisa. 5. Superficie exterior: forma la pared del agua de la camisa 6. Ranuras de sello anular: mantienen los sellos anulares que sellan el agua de la camisa.

Pistones Un pistón se ajusta dentro de cada camisa y se mueve hacia arriba y hacia abajo durante la combustión. La parte superior del pistón forma el fondo de la cámara de combustión.

9


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Partes del pistón

1. Corona (o primer resalto) – parte superior del pistón, donde se realiza la combustión 2. Tapón térmico (en motores antiguos) – disipa el calor de la parte superior de la corona y protege la corona de aluminio del calor de la combustión 3. Ranuras de anillos – mantienen los anillos de control de aceite y de compresión 4. Resaltos de anillos – área entre los anillos 5. Orificio del pasador (también conocido como orificio del pasador de muñeca) – contiene un pasador que conecta un pasador a la biela 6. Anillo retenedor – mantiene el pasador del pistón dentro del orifico del pasador 7. Falda de tope (también conocida como falda del pistón) – contiene el orificio del pasador del pistón y también transporta las cargas laterales.

Conducto de enfriamiento bajo la corona Hay un área bajo de corona (1) en la parte interior del pistón. Algunos pistones contienen conductos de enfriamiento de aceite (2) dentro de la corona del pistón, que no puede apreciarse a simple vista.

10


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Tipos de pistón

Tipos de anillos de pistón

Los pistones Cat se construyen de acuerdo con una gran variedad de métodos. - Corona de aluminio fundida con una falda de aluminio forjada, soldada con chorro de electrones. - Compuesta – corona de acero forjado y falda de aluminio forjada en pernadas juntas - Articulada – corona de acero forjado con orificios y bujes del pasador y una falda de aluminio fundido separada. Las dos piezas las mantiene juntas un pasador de pistón. Este pistón de dos piezas se requiere en motores de salida alta con altas presiones del cilindro. - Pistón de aluminio fundido de una pieza – las bandas de hierro transportan los anillos de pistón.

Hay dos tipos de anillos de pistón: - Anillos de compresión - Anillos de control de aceite Los anillos del pistón son de forma de trapecio o rectangulares con una superficie de contacto esférica, ahusada o plana, cubierta con un material duro y resistente al desgaste. Los anillos superiores tienen superficies de blindaje de soldadura con cromo o molibdeno, mientras los anillos intermedios generalmente son de una superficie soldada con cromo. La mayoría de los anillos intermedios tienen un corte profundo en su cara posterior, lo que produce un anillo de torsión. (Los términos “anillo intermedio” se refieren simplemente al anillo del pistón que esta entre el anillo superior y el anillo inferior).

Anillos de compresión Los anillos de compresión sellan la parte inferior de la cámara de combustión al impedir que los gases de combustión escapen por las paredes exteriores de los pistones.

11


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Resorte expansor Detrás del anillo de control de aceite se encuentra un resorte expansor, que ayuda a mantener una película uniforme de aceite en las paredes del cilindro.

Espacio libre del extremo del anillo

Biela

Cada anillo de pistón tiene un espacio libre entre los extremos del anillo. Para evitar fugas, asegúrese de escalonar estos espacios cuando instale los anillos. En otras palabras, no alinee los espacios de anillo hacia arriba en una fila, o habrá fugas.

Las bielas conectan el pistón al cigüeñal. Usted quizá haya oído el termino biela “cónica”, lo que se refiere a la forma cónica del extremo del orifico del pasador de una biela Cat. Como se vio anteriormente, esta forma cónica les da a la biela y al pistón mas resistencia en las áreas de mayor carga. Las partes de una biela son: 1. Ojo de biela 2. Buje del pasador del pistón 3. Vástago 4. Tapa 5. Pernos y tuercas de biela 6. Cojinete de biela

Ojo de biela y buje del pasador del pistón El ojo de la biela da cabida al buje del pasador del pistón. El buje del pasador del pistón esta dentro del ojo de la biela. Los bujes son un tipo de cojinetes que distribuyen la carga y se pueden reemplazar cuando se desgastan.

12


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Vástago El vástago extiende la longitud de la biela, y tiene forma de viga en “I” para darle mayor resistencia y rigidez.

Orificio del cigüeñal y tapa El orificio del cigüeñal y la tapa están en el extremo más grande de la biela. Estos rodean el muñón del cojinete de biela en el cigüeñal y conectan la biela al cigüeñal.

Tuercas y pernos de biela Las tuercas y los pernos de biela aseguran la tapa y la biela al cigüeñal. Esta parte se llama extremo del cigüeñal o extremo grande de la biela.

Cojinetes de biela Los cojinetes de biela están en el extremo del cigüeñal de la biela. El cigüeñal gira dentro de los cojinetes de biela, los cuales transportan la carga.

13


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Cascos del cojinete de biela La mitad inferior de los cojinetes de biela se ajustan en la biela, y se llama casco de mitad superior. La otra mitad se ajusta en la tapa, y se llama casco de mitad inferior. Generalmente, el casco de mitad superior transporta mas carga. Cascos de los cojinetes de bancada

Hay dos mitades en cada cojinete de bancada llamadas cascos. El casco de mitad inferior se ajusta en la tapa del cojinete de bancada, y el casco de mitad superior se ajusta en el orificio del cojinete de bancada en el bloque. Generalmente, el casco de la mitad inferior transporta más carga y se desgasta más rápidamente.

Muñones de cojinetes de biela Los muñones de cojinetes de biela determinan la posición de los pistones. Cuando los muñones están arriba, los pistones están en el centro muerto superior. Cuando los muñones están abajo, los pistones están en el centro muerto inferior. El orden de encendido del motor determina cuando cada muñón de cojinete de biela esta en el centro muerto superior. Orificios para reducir peso Algunos cojinetes de biela tienen orificios para reducir el peso del cigüeñal y ayudar a compensar el peso del cigüeñal.

14


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Conductos de aceite

El cigüeñal tiene orificios de aceite perforados para conectar el aceite desde los cojinetes de bancada hasta los cojinetes de biela.

Tapón del conducto de aceite Los conductos de aceite perforados son taponados en un extremo por medio de un tapón de copa o un tornillo de ajuste.

Brazo Los muñones del cojinete de baranda (1) y los muñones de cojinete de biela (2) se mantienen juntos por un brazo (3). El radio entre el brazo y el muñón se llama ángulo (4).

Muñones de cojinetes de bancada

Los cigüeñales deben ser extremadamente fuertes y tener peso compensado. En los cigüeñales se usan cojinetes de bancada para soportar el cojinete en el bloque. Las superficies de los muñones (áreas donde se montan los cojinetes) necesitan tratarse térmicamente para aumentar la dureza de las superficies y rectificarse muy lisas para proporcionar una vida de desgaste larga y poder reutilizarse. Los muñones de los cigüeñales Cat están templados en valores de dureza Rockwell mayores de 40, y pulidos a una superficie de acabado de 5 micropulgadas. Recuerde que los cojinetes son piezas de desgaste relativamente económicas diseñadas para proteger el cigüeñal, la biela y el bloque, que son muy costosos. Esto se hace al: Proporcionar una superficie lisa y blanda con una alta capacidad de transportar carga. Esto protege las superficies de los muñones del cigüeñal durante el arranque del motor y las cargas pesadas. Atrapar o “embeber” pequeñas piezas de metal y escombros en la superficie de los cojinetes blandos para evitar el daño de las superficies de los muñones. Mantener el flujo de aceite y la presión correctas entre las piezas.

15


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Materiales de los cojinetes

Los cojinetes se construyen de varias capas de material. - La parte posterior de acero conforma aproximadamente el 90% del espesor y le da la resistencia al cojinete. - Material del cojinete de aleación de aluminio. - Capa de unión de cobre: se usa para unir las capas de plomo-estaño y aluminio. - Revestimiento de plomo-aluminio con un plateado rápido de estaño: este material blando protege la capa de aluminio del cojinete al “embeber” partículas pequeñas y proveer una superficie resbaladiza durante la falta de lubricación marginal y el arranque del motor. Los cojinetes Caterpillar se fabrican a dimensiones precisas para asegurar el flujo de aceite correcto. Los cojinetes Caterpillar usan el material de unión de cobre para una mejor resistencia al rayado. Muchos cojinetes de la competencia usan níquel y bronce y otros materiales de unión, lo cual proporciona menos protección durante las condiciones de lubricación marginal.

Orificios de los cojinetes de bancada El cigüeñal gira dentro de los cojinetes de bancada, que se sujetan con fuerza en los orificios localizados en la parte inferior del bloque.

Cascos de los cojinetes de bancada Hay dos mitades en cada cojinete de bancada llamadas cascos. El casco de mitad inferior se ajusta en la tapa del cojinete de bancada, y el casco de mitad superior se ajusta en el orificio del cojinete de bancada en el bloque. Generalmente, el casco de la mitad inferior transporta más carga y se desgasta más rápidamente.

16


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Conjuntos de cojinete de bancada

Los conjuntos del cojinete de bancada constan de: orificios de cojinete de bancada en el bloque de motor, las tapas del cojinete de bancada sostenidas son pernos o espárragos y los cojinetes de bancada mismos.

Lubricación del cojinete Las mitades superiores de los cojinetes de bancada tiene un orificio de aceite y generalmente una ranura, de modo que el aceite lubricante se proporciona continuamente en el orifico de aceite del muñón de bancada.

Juego axial El cojinete de bancada de tope trabaja junto con el cojinete de tope, para minimizar el movimiento hacia atrás y hacia delante del cigüeñal en el bloque. Este movimiento se llama juego axial.

17


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Conjunto del volante El conjunto de volante consta de: 1. Volante 2. Corona 3. Caja de volante

Volante del motor El volante se encuentra empernado en la parte trasera del cigüeñal, en la caja del volante. El cigüeñal gira el volante en el tiempo de combustión, y el impulso del volante mantiene el cigüeñal girando suavemente durante los tiempos de admisión, compresión y escape.

Corona La corona, ubicada alrededor del volante, se usa para arrancar el motor.

Propósito del volante El volante realiza tres funciones: 1. Almacena energía para el impulso entre los tiempos de combustión 2. Suaviza la velocidad del cigüeñal 3. Transmite potencia en la maquina al convertidor de par o a otra carga.

18


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Amortiguador de vibración

Amortiguador de vibración de caucho

Marcas de alineación del amortiguador de vibración de caucho

La fuerza de la combustión en los cilindros hará que el cigüeñal se tuerza. Esta se llama vibración de torsión. Si la vibración es muy alta, el cigüeñal se dañara. El amortiguador de vibración limita las vibraciones de torsión a cantidades aceptables, para evitar el daño del cigüeñal. Un amortiguador se asemeja a un volante en miniatura que se presiona o emperna en la parte delantera del cigüeñal. Los daños o fallas del amortiguador de vibración aumentarán las vibraciones y resultaran en desperfecto del cigüeñal. Un deterioro del amortiguador del vibrador del cigüeñal causara un ruido excesivo del tren de engranajes en puntos variables de la gama de velocidad. Los amortiguadores de vibración están disponibles en los diseños básicos: amortiguador de caucho y amortiguador viscoso. El amortiguador de vibración de caucho se instala en la parte delantera del cigüeñal. La maza y el anillo están separados por un anillo de caucho. El amortiguador de anillo de caucho tiene marcos de alineación en la maza y en el anillo. Las marcas dan una indicación de la condición del amortiguador de vibración de caucho. Reemplace el amortiguador de caucho si: - Esta doblado o dañado - El caucho se deteriora, se raja o se mueve de su posición original - Los orificios de los pernos aumentan de tamaño y los pernos quedan flojos. - Hay una falla del cigüeñal debida a las fuerzas de torsión

El amortiguador de vibración de caucho tiene marcas de alineación en la masa y en el anillo. Estas marcas indican la condición del amortiguador de vibración de caucho. Si las marcas no están alineadas, la parte de caucho del amortiguador de vibración se ha separado de la maza y/o del anillo. Cuando suceda esto, reemplace el amortiguador.

19


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Revisión del amortiguador de vibración de caucho

Amortiguador de vibración viscoso

Un amortiguador de vibración de caucho puede tener un movimiento irregular del anillo externo. Esto no indica que deba reemplazarse, ya que es normal algo de movimiento del anillo externo. Para ver si la cantidad de movimiento es aceptable, o se necesita reemplazarlo, revise el amortiguador con un indicador de esfera, de acuerdo al procedimiento encontrado en el Manual de Servicio.

El amortiguador de vibración viscoso se instala también en la parte delantera del cigüeñal. El amortiguador viscoso es simplemente un peso dentro de una caja de metal. El espacio entre el peso y la caja se llena con un fluido viscoso (muy espeso). A medida que el peso se mueve en el fluido, este amortigua y absorbe el choque y la vibración de torsión del cigüeñal. Reemplace el amortiguador viscoso del cigüeñal si: - Hay indicios de fugas - Se dobla o hay indicios de daño - Los orificios de los pernos aumentan su tamaño y los pernos quedan flojos - Hay una falla del cigüeñal debido a las fuerzas de torsión.

Inspección del amortiguador de vibración viscoso Inspeccione el amortiguador de vibración viscoso en busca de señales de fugas o de daños en la caja. En ambos casos, puede ser que el peso haga contacto con la caja, lo que afecta la operación de amortiguación.

20


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Árbol de levas

El árbol de levas es impulsado por un engranaje en el cigüeñal. A medida que el árbol de levas giran. Los componentes del tren de válvulas conectados al cigüeñal siguen el movimiento, hacia arriba o hacia abajo. Cuanto la nariz de la leva esta hacia arriba, la válvula esta completamente abierta. El árbol de levas gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal, de modo que las válvulas se abren y se cierran en el momento correcto durante el ciclo de cuatro tiempos.

Componentes del árbol de levas El propósito del árbol de levas es controlar la operación de las válvulas de admisión y de escape. Todos los árboles de levas tienen muñones de cojinete (1) y lóbulos (2).

Lóbulos del árbol de levas Los lóbulos, separados, operan las válvulas de admisión (1) y las de escape (2) de cada cilindro. Algunos árboles de levas tienen lóbulos de inyección de combustible (3), que operan los inyectores unitarios. Estos controlan cuando se debe inyectar combustible al cilindro.

Partes de una leva o lóbulo Cada leva se compone de tres partes principales: 1. Circulo base 2. Rampas 3. Nariz

21


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Levantamiento de leva La distancia desde el diámetro del círculo base hasta la parte superior de la nariz se llama levantamiento. El levantamiento de la leva determina cuanto se abrirán las válvulas.

Forma de la leva

La forma de la rampa, abierta o cerrada, determina que tan rápido se abre o se cierra la válvula. La forma de la nariz determina que tanto permanecerá abierta completamente la válvula. 1. Apertura rápida 2. Periodo abierto largo 3. Cierre rápido 4. Cierre lento.

Cojinetes del árbol de levas Los muñones del árbol de levas giran en los cojinetes del árbol de levas. Los cojinetes del árbol de levas se ajustan a presión en los orificios del bloque de motor. Estos contienen un orifico de aceite que se alinea con un conducto de aceite del bloque. Tipos de levantaválvulas Hay dos tipos de levantaválvulas: - Seguidores de movimiento directo (derecha) - Seguidores de rodillo

Seguidores de rodillo Los seguidores de rodillo tienen un rodillo de acero templado, que rueda en la leva del árbol de levas.

22


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Movimiento del seguidor de rodillo El seguidor de rodillo se desliza hacia arriba y hacia abajo en los orificios del bloque de motor, y se mantienen alineados con ganchos especiales.

Seguidor de movimiento directo Los seguidores de movimiento directo son generalmente de una pieza forjada con una superficie de desgaste que hace contacto con la leva.

Movimiento del seguidor de movimiento directo

Los seguidores de movimiento directo se desliza hacia arriba y hacia abajo en los orificios del bloque de motor. Los seguidores de movimiento directo giran lentamente mientras los motores están en operación.

Piezas reemplazables Algunos componentes susceptibles de desgastarse mas rápido se diseñan para poder reemplazarse. Estos incluyen las camisas de cilindro, los anillos de pistón, los cojinetes de bancada y los cojinetes de biela.

Anillos del pistón Debido a las temperaturas de combustión altas y al movimiento continuo, los anillos del pistón con el tiempo se desgastan, y se diseñan para el reemplazo cuando sea necesario.

23


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Camisas de cilindro

Debido a las presiones y temperaturas extremas generadas por la combustión, las camisas se desgastan por acción de los pistones y de los anillos, y se diseñan para ser reemplazadas.

Cojinetes de bancada Los cojinetes de bancada se desgatan más rápido que los de cigüeñal, debido a que se fabrican de metal más blando. Sin embargo, los cojinetes se diseñan para reemplazo cuando sea necesario.

Cojinetes de biela Los cojinetes de biela se desgastan más rápido que los de cigüeñal, debido a que se fabrican de metal más blando. Sin embargo, los cojinetes se diseñan para reemplazo cuando sea necesario.

24


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Conjunto de la culata En esta sección, usted aprenderá acerca de los componentes de la culata y la función de cada componente. También aprenderá como opera un motor de árbol de levas sobre la culata y como difiere el tren de válvula de un motor con varillas levantaválvulas.

Conjunto de la culata La culata y sus componentes se diseñan para asegurar que las válvulas se abran y se cierren, y que el combustible se inyecte en el momento correcto para un máximo rendimiento del motor.

Conjunto del tren de válvulas 1. Culata 2. Cubierta de válvulas 3. Puentes 4. Conjunto de resortes de válvula 5. Guías de válvula 6. Insertos de asiento de válvula 7. Válvulas 8. Balancines

Plancha espaciadora y empaquetaduras

La culata (1) se asiente en el bloque de motor por medio de empaquetaduras (2), una plancha espaciadora (3) y pernos o espárragos.

25


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Culata de una pieza fundida Dependiendo del diseño del motor, la culata puede estar como una pieza fundida que cubre la parte superior del bloque o como varias piezas fundidas que cubre uno o más cilindros cada uno.

Cubierta de válvula La cubierta de válvula se ajusta en la parte superior de la culata y la sella. Muchos motores tienen más de una cubierta de válvulas.

Balancines

Los balancines conectan las válvulas al árbol de levas, y cambian el movimiento giratorio del árbol de levas en movimiento reciprocante en las válvulas. A medida que la varilla levantaválvulas en el bloque empuja hacia arriba en uno de los extremos del balancín, este pivota en el eje del balancín, y empuja hacia abajo el mecanismo de válvula, y hace que la válvula se abra. A medida que el árbol de levas continua girando, la varilla levantaválvulas baja, y la fuerza del resorte de válvula cierra la válvula. Hay un balancín separado en cada cilindro para las válvulas de admisión y de escape.

26


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Componentes del balancín

1. Tornillo de ajuste: ajusta el juego de válvula. 2. Tuerca de seguridad: asegura en su lugar el tornillo de ajuste para mantener el juego. 3. Asiento de desgaste: es un inserto templado para evitar el desgaste del balancín 4. Buje del eje del balancín: proporciona un cojinete entre el balancín y el eje.

Juego de válvula

El balancín pivota en el eje, generalmente conectado a la culata. Cuando el lóbulo de la leva comienza a mover hacia arriba la varilla levantaválvulas, hay poco espacio libre entre el balancín y el puente de válvula que asegura que la válvula puede cerrarse completamente. Esto se llama juego de válvula y es uno de los ajustes más importante que deben hacerse en el tren de válvulas.

Puentes

Los puentes se usan si un cilindro tiene múltiples válvulas de admisión y escape. En esos motores, el conjunto de puente transmite el movimiento del balancín simultáneamente a todas las válvulas de admisión o escape de un cilindro.

Componentes de puente 1. Asiento de desgaste: reduce el desgaste del puente 2. Tornillo de ajuste: compensa las diferencias en el peso de los vástagos de válvula 3. Tuerca de seguridad: fija el tornillo de ajuste 4. Orificio: dirige el pasador guía

27


CENTRO DE INVESTIGACIร“N Y TECNOLOGรA MECรNICA

Espigas de puente

Los puentes se fijan en espigas de puente. Las espigas de puente se ajustan en orificios en la culata.

Vรกlvulas Las vรกlvulas controlan el flujo de aire y los gases de escape en la cรกmara de combustiรณn. Cuando se abre la vรกlvula de admisiรณn, se permite que el aire entre a la cรกmara de combustiรณn. Cuando se abre la vรกlvula de escape, los gases de escape salen de la cรกmara de combustiรณn. Componentes de vรกlvulas

1. Ranuras de abrazadera: sitio donde las abrazaderas agarran el vรกstago de la vรกlvula para sostener el resorte. 2. Vรกstagos de vรกlvula: extienden la longitud de la vรกlvula, y se montan en la guรญa de vรกlvula. 3. Angulo de vรกlvula: une la cabeza de la vรกlvula al vรกstago. 4. Cabeza de vรกlvula: porciรณn plana de la vรกlvula. 5. Cara de vรกlvula: la vรกlvula tiene una cara templada, que reduce el desgaste y sella la cรกmara de combustiรณn.

Insertos del asiento de vรกlvula Para sellar completamente la cรกmara de combustiรณn, cada vรกlvula tiene un asiento de vรกlvula en la culata. Cuando se cierra la vรกlvula, la cara de la vรกlvula hace contacto con el asiento de vรกlvula y sella la cรกmara de combustiรณn. En la mayorรญa de los motores los asientos de vรกlvula son insertos reemplazables.

28


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Guías de válvulas

Las válvulas se mueven hacia arriba y hacia abajo dentro de las guías de válvulas montadas en la culata. Las guías de válvulas mantienen las válvulas desplazándose en línea recta. El vástago de válvula se extiende hacia afuera de la guía en la parte superior de la culata.

Conjunto de resorte de válvula Los resortes de válvulas mantienen las válvulas cerradas. Los resortes de válvula se ajustan en las válvulas. Los resortes de válvulas se mantienen en su lugar por una combinación de abrazaderas (1) y un retenedor (2) o rotador.

Retenedores de válvula

Los retenedores o rotadores se ajustan en el extremo del vástago de válvula. Los retenedores traban las abrazaderas en las ranuras de la válvula, y proporcionan un asiento al resorte de válvula para que se presione sobre este.

Rotadores de válvula

Los rotadores de válvula giran la válvula para evitar el desgaste excesivo en un solo punto.

29


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Elementos de desgaste principales Las válvulas, los insertos de asiento de válvula y las guías de válvula experimentan el mayor desgaste, debido a las presiones y las temperaturas de combustión altas. Estos son componentes reemplazables.

Inyectores Los inyectores o inyectores unitarios se encuentran en la culata. Los inyectores se ajustan entre las válvulas.

Montaje de inyector Los inyectores se sostienen en su lugar con un manquito, arandelas, adaptadores y abrazaderas.

Diseños del tren de válvulas En diferentes modelos de motor se usan diferentes diseños de tren de válvulas 1. Motor con varilla levantaválvulas 2. Motor con árbol de levas sobre la culata 3. Motor con árbol de levas en la culata

30


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Motores con varillas levantaválvulas Los motores en que se usan un árbol de levas, levantaválvulas, varilla levantaválvulas y balancín se conocen como motores “de varilla levantaválvulas”.

Motores con el árbol de levas sobre la culata

Los motores con árbol de levas sobre la culata tienen un árbol de levas (1) en la culata. Los levantaválvulas (2) están unidos a la parte superior del vástago de válvula. A medida que la leva gira, el levantaválvulas sigue el movimiento y abre la válvula. A medida que la leva continua girando, el resorte de válvula (3) obliga a cerrar la válvula. Los motores con árbol de levas sobre la culata no requieren varilla levantaválvulas.

Motores con el árbol de levas en la culata En un motor con árbol de levas en la culata, el árbol de levas esta ubicado en la culata. Los balancines se montan en los lóbulos. A medida que el árbol de levas gira, los balancines empujan las válvulas abiertas.

31


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Conjunto del tren de engranajes En esta sección, usted aprenderá acerca de los componentes del tren de engranajes y la función de cada componente.

Conjunto del tren de engranajes El conjunto de tren de engranajes es una serie de engranajes que transfiere la potencia del cigüeñal a otros componentes principales del motor. Los trenes de engranajes pueden situarse en las partes delantera y trasera del motor. El tren de engranajes mostrado aquí esta en la parte delantera del motor entre la plancha de soporte y la caja de engranajes de sincronización. Propósito del tren de engranajes El tren de engranajes sincroniza todos los componentes del motor, para que trabajen juntos durante cada tiempo del ciclo de combustión.

Componentes del tren de engranajes 1. Engranaje del cigüeñal 2. Engranaje loco 3. Engranaje del árbol de levas 4. Engranaje de la bomba de inyección de combustible 5. Engranaje de la bomba de aceite 6. Engranaje de la bomba de agua 7. Engranaje del compresor de aire

32


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Marcas de sincronización Las marcas de sincronización se usan para alinear los engranajes y ayudar a asegura la sincronización correcta.

Engranajes del cigüeñal El engranaje del cigüeñal se monta en el cigüeñal. A medida que el cigüeñal gira, el engranaje también lo hace. El cigüeñal y el engranaje del cigüeñal sincronizan e impulsan todos los otros componentes.

Engranaje loco El engranaje loco mantiene el engranaje del árbol de levas girando en el mismo sentido que el engranaje del cigüeñal. La relación de engranajes asegura que el árbol de levas gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal.

Engranaje del árbol de levas El engranaje del árbol de levas se acopla con el engranaje loco. Este gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal para asegurar que las válvulas de admisión y de escape se abran y se cierren en el tiempo correcto.

33


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Engranaje de la bomba de combustible

El engranaje del árbol de levas impulsa el engranaje de la bomba de combustible. Como son del mismo tamaño, ambos giran a la misma velocidad. El engranaje de la bomba de combustible gira el árbol de levas de la bomba de combustible, el cual trabaja con los componentes del sistema de combustible para suministrar combustible al motor en el tiempo correcto.

Engranaje de compensación En algunos modelos del motor se usan ejes de compensación. El cigüeñal impulsa estos ejes. En este ejemplo, hay un eje de compensación a cada lado del motor. El eje de compensación elimina la vibración excesiva del cigüeñal.

Conjunto de eje y engranaje de compensación Este es un ejemplo de un conjunto de eje y engranaje de compensación.

Engranaje de la bomba de aceite El engranaje del cigüeñal impulsa el engranaje de la bomba de aceite. La bomba de aceite hace circular aceite a través del motor.

34


CENTRO DE INVESTIGACIÓN Y TECNOLOGÍA MECÁNICA

Engranaje de la bomba de agua El engranaje de la bomba de agua impulsa la bomba de agua y hace circular refrigerante a través del motor. El engranaje de la bomba de agua generalmente es impulsado a la misma velocidad del cigüeñal.

Engranaje del compresor de aire En algunos motores se usa un compresor de aire para suministrar aire a los frenos y a otros componentes. El compresor de aire es impulsado por los engranajes del tren de engranajes. El engranaje del compresor de aire se acopla con los engranajes locos y gira a la velocidad recomendada por el fabricante.

Conjunto de polea Un conjunto de polea unido al cigüeñal impulsa otros componentes, como los ventiladores o los alternadores.

Caja del engranaje de sincronización La caja de engranajes de sincronización protege todos los engranajes de sincronización. La caja de engranajes de sincronización sella la parte delantera del bloque de motor.

35


C3 componentes del motor