El cigueñal

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.

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