El cigüeñal

El cigüeñal es un árbol de transmisión que junto con las bielas transforma el movimiento alternativo en circular, o viceversa. Consiste de un conjunto de manivelas. Cada manivela consta de una parte llamada muñequilla y dos brazos que acaban en el eje giratorio del cigüeñal. Cada muñequilla se une una biela, la cual a su vez está unida por el otro extremo a un pistón.

Mecanismo biela manivela

El mecanismo que le da vida al motor de combustión interna es el mecanismo biela manivela, este mecanismo transforma el movimiento circular en movimiento alternativo del pie de una biela. Este mecanismo también funciona al contrario, es decir, transforma el movimiento alternativo en movimiento rotacional en la manivela. Este mecanismo es esencial en diferentes maquinas como: motores de combustión interna, máquinas de vapor, máquinas de coser, herramientas mecánicas entre otras.

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Cigüeñal o manivela

En el caso de los motores de los autos, la manivela es sustituida por el cigüeñal, que arrastra los pistones del motor a través de las bielas. Cuando varias manivelas se asocian sobre un único eje da lugar al cigüeñal. En realidad este mecanismo se comporta como una serie de palancas acopladas cobre el mismo eje.

En el cigüeñal se distinguen cuatro partes básicas: eje, muñequilla, cuello y brazo.

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El eje sirve de guía en el giro. Por él llega o se extrae el movimiento giratorio. El cuello está alineado con el eje y permite guiar el giro al unirlo a soportes adecuados. La muñequilla sirve de asiento a las cabezas de las bielas. El brazo es la pieza de unión entre el cuello y la muñequilla. Su longitud determina la carrera de la biela.

Cuando el cigüeñal consta de varias manivelas dispuestas en planos y sentidos diferentes, el movimiento alternativo de las diversas bielas estará sincronizado y la distancia recorrida por el pie de biela dependerá de la longitud del brazo de cada manivela.

Contrapeso del cigüeñal

La aplicación de contrapesos al cigüeñal. En este caso los contrapesos tienen por objeto contribuir al equilibrado, no sólo de las masas, sino también de las fuerzas de inercia (de la biela y del pistón) que se producen durante su movimiento alternativo.

Con la aplicación de contrapesos al cigüeñal, se equilibran únicamente las fuerzas de inercia de primer orden, que giran en el mismo sentido que aquél. Para equilibrar las fuerzas de inercia de segundo orden se necesitan 2 árboles opuestos, que giren a velocidad doble que el cigüeñal, uno en un sentido y otro en el contrario.

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Función

Transforma la fuerza transmitida del pistón a la biela, en lo que se considera como un par de fuerza. Y un momento de giro. Este momento es el que se transmite al embrague y al funcionamiento de las válvulas, la bomba de aceite y el distribuidor de encendido, el alternador y todos los que estén girando en consecuencia con el cigüeñal. Va conectado al volante de impulsión.

El cigüeñal está sometido a diferentes esfuerzos por su funcionamiento. Aceleraciones y desaceleraciones, donde aparece la inercia. Además sobre el cigüeñal actúan fuerzas centrifugas, torsión y flexión, todo esto genera desgastes y fatigas.

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Material del cigüeñal

Se fabrican en acero mejorado, con tratamiento de manganeso y silicio, la fórmula utilizada es (Din37MnSi5), un acero estructural, abrasivo y resistente, es un acero templado y revenido al manganeso y silicio. También puede ser de acero nitrurado (34CrAl6)  o hierro fundido  con grafito esferoidal (GGG-70). Debe ser de alta resistencia a los diversos esfuerzos, con la dureza necesaria.

Averías y mantenimiento

  • Una de las averías más frecuentes es el daño en los cojinetes o en los muñones del cigüeñal. Debido al esfuerzo o desgaste normal o debido a una lubricación insuficiente.
  • Todo cigüeñal deberá ser comprobado en un torno y comparador de caratula, para verificar que el eje se encuentre en sus medida, para revisar si presenta excentricidad.
  • Si se han rectificado los muñones y se ha templado la superficie se debe verificar que no se haya perdido esta capa.
  • Se debe medir y calcular el juego axial de los cojinetes, el cual es fijado por el fabricante, el juego axial del cojinete guía se verifica con una galga o un comparador. El espacio entre el muñón y el cojinete se calcula con instrumento para medir interiores y micrómetro.

¿Dónde está el cigüeñal en el motor?

El cigüeñal y todos sus componentes se encuentran dentro del cárter del motor. Como ya se ha mencionado, se encarga de convertir el movimiento rotatorio en movimiento lineal. La rotación se transmite del cigüeñal al árbol de levas, pero ¿qué es un árbol de levas?

Para realizar esta función, el cigüeñal debe estar conectado a las bielas justo por debajo de la conexión con los pistones. Por lo tanto, el cigüeñal se encuentra en el bloque motor, por debajo de la conexión con las bielas, que están por debajo de los pistones.

¿De que material se compone un cigüeñal?

El material del que está hecho el cigüeñal depende del tamaño del mismo y de otros factores, como la velocidad y la potencia del motor.

Por lo tanto, un buen material para el cigüeñal cumple idealmente los siguientes requisitos:

  • Debe ser lo suficientemente resistente para transmitir el par y soportar las cargas del motor sin requerir unas dimensiones excepcionales.
  • Alta resistencia al choque térmico para evitar el agrietamiento.
  • Coeficiente de amortiguación y límite de fatiga lo más alto posible para reducir los efectos de las vibraciones.
  • Coeficiente de fricción lo más bajo posible para evitar un desgaste excesivo.
  • Buenas condiciones de forjado y mecanizado.

En función de estas características, los materiales con los que se fabrican los cigüeñales varían mucho. Sin embargo, independientemente del material y del proceso de fabricación, los cigüeñales siempre se someten a un tratamiento térmico especial. Su objetivo es mejorar las propiedades mecánicas y la elasticidad, aumentar la ductilidad y la resistencia al impacto.

¿Cómo se fabrica un cigüeñal?

Para fabricar esta pieza se utilizan materiales como el acero forjado, que luego se mecaniza y equilibra.

Tiene una forma muy compacta que garantiza una gran rigidez. Sin embargo, esto aumenta el riesgo de pérdida o deformación del material debido a la fricción. Sin embargo, esto no es un problema, ya que está constantemente lubricado.

El interior del cigüeñal se puede ahuecar para reducir el peso y ahorrar material. Este diseño sirve para transportar aceite a presión, que lubrica el cigüeñal. Los cojinetes y las muñequillas del cigüeñal reciben el aceite a través de pequeños agujeros en el cigüeñal.

Síntomas de avería en el cigüeñal

Los cigüeñales rara vez fallan. Están diseñados para durar más allá de la vida del coche. Sin embargo, cuando se producen fallos, la mayoría están limitados por esta capacidad:

Desgaste

Los cigüeñales deben estar siempre perfectamente lubricados. De lo contrario, se desgastarán gradualmente. Este fallo puede ser causado por los siguientes factores:

  • El nivel de aceite que no siempre es correcto.
  • Una bomba de aceite defectuosa que no ha sido reparada a tiempo.
  • Si el aceite no se cambia a tiempo y la calidad del aceite se deteriora demasiado.
  • No sólo el cigüeñal y los engranajes del cigüeñal resultarán dañados. Otras piezas del motor se dañan hasta tal punto que provocan graves daños, la mayoría de las veces en el propio cigüeñal. Por ejemplo: el árbol de levas, los cilindros, los segmentos del pistón o las bielas.

¿Cómo desmontar el cigüeñal?

Como se ha visto en la descripción del cigüeñal, éste está unido al motor por medio de bielas unidas a pasadores de manivela. También está conectado a la caja de cambios a través del volante de inercia. Por lo tanto, desmontar el cigüeñal es un proceso muy largo y complicado y los costes de taller son elevados.

Para desmontar el cigüeñal, es necesario retirar las cadenas o correas del motor. Esto incluye la correa auxiliar y la correa de distribución. A continuación, hay que retirar la polea auxiliar o el amortiguador y el silenciador o el equilibrador del cigüeñal.

A continuación, hay que desmontar el cárter para acceder al cigüeñal situado en la parte inferior del motor y, en muchos casos, también a la bomba de aceite. A continuación, se retiran los extremos individuales de la biela y las tapas de los cojinetes que fijan el cigüeñal al motor. El cigüeñal es muy pesado, por lo que hay que tener cuidado al retirarlo.

Estos son los pasos más comunes para desmontar el cigüeñal del motor, pero cada modelo es diferente. También puede ser necesario desmontar la bomba de agua, lo que requiere drenar el sistema de refrigeración.

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Una opinión
  1. lolito Dice:

    no me trae buena información de lo que todos queremos

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