Si en algún momento te ha tocado visitar un mecánico, es probable que le hayas escuchado mencionar las palabras cigüeñal de motor o tal vez por tus conocimientos sobre mecánica se te llega a ser familiar. Sin embargo, si aún no sabes a profundidad de qué se trata, no te preocupes, en el siguiente artículo te daremos toda la información que necesitas sobre este tema.
Lo primero que debes saber...
Principalmente debes saber que los cigüeñales son una parte importante del motor de combustión, en estos se transforma la energía liberada gracias a las explosiones de combustibles en los pistones y al mismo tiempo transmite esta energía transformada, a las ruedas de tu coche.
¿Qué son los cigüeñales de motor?
Es una pieza que se encuentra localizada dentro del motor y forma parte estructural de este. Se trata de un árbol de transmisión que está compuesto por un conjunto de manivelas, cada una tiene una muñequilla y dos brazos cuya terminación es un eje giratorio.
Las muñequillas están unidas a unas bielas que se unen a su vez, en el extremo contrario de la muñequilla con los pistones, generando un movimiento lineal dentro de cada cilindro para que se consiga el movimiento rotatorio del cigüeñal y lo transmita a las ruedas.
Los cigüeñales de motor en otras palabras son los que forman parte del mecanismo biela-manivela, encargado de transformar la energía con su movimiento, esta energía generada por la combustión, para transformarla en energía mecánica. El cigüeñal va a recoger y transmitir al cambio toda la potencia desarrollada por cada cilindro.
Tipos de cigüeñales
Cabe mencionar que existen diferentes tipos de cigüeñales que generalmente se encuentran formados tanto por manivelas como por cilindros, aunque no siempre es así. Su número puede variar y la elección dependerá siempre de las razones económicas y técnicas, pero es de saber que a menor número de apoyo, la potencia elevada será baja.
La fabricación de los cigüeñales de motor es en material de aleación, capaz de soportar todos los amplios esfuerzos. Así mismo, puedes encontrar diseños con perforaciones que permiten el paso del lubricante, y así ayudar a las bielas a que soporten las grandes fuerzas a las que se someten.
Para que estos cigüeñales funcionen de forma correcta, deben presentar un equilibrio estático, la masa se distribuirá uniformemente alrededor del eje y con el equilibrio dinámico, donde se tratará de evitar las vibraciones que se generan durante un giro. Estas vibraciones son causadas por la fuerza que transmiten las bielas, motivo por el cual llevan contrapesos, para conseguir que la fuerza centrífuga sea uniforme.
Cigüeñales monocilíndricos
Antes el motor típico de combustión interna era monocilíndrico. De ahí que el cigüeñal tuviera una sola manivela, por lo que era completamente similar al antiguo berbiquí de carpintero que en francés se menciona vilebrequin. Hoy en día este apelativo corresponde al español cigüeñal, mientras que los ingleses le dicen crankshaft que significa árbol-manivela.
El cigüeñal monocilíndrico tiene sus manivelas formadas por dos brazos, y por la muñequilla de manivela, o muñequilla de biela. Ésta gira sobre el cojinete de la biela, se llaman muñequillas de bancada a las muñequillas del eje de rotación.
Cigüeñales de motores con los cilindros en línea, opuestos y en V
Los motores con los cilindros en línea están formados por la misma cantidad de cigüeñales y cilindros. Mientras que en los opuestos, el número de manivelas puede ser igual o tan solo la mitad. Por otra parte, en los motores en V generalmente el número de manivelas suele ser tan solo la mitad del de cilindros.
Partes de los cigüeñales de motor
Entre las partes de los cigüeñales de motor tenemos:
- El eje: este sirve de guía en el giro, mediante este llega o se extrae el giro, o movimiento giratorio.
- La muñequilla: esta es la que sirve de asiento para las cabezas de todas las bielas.
- El brazo: es una pieza de unión entre la muñequilla y el eje, la longitud de este es quien determina la carrera de la biela.
- Al final del cigüeñal se encuentra el volante de inercia, cuya función es arrastrar al cigüeñal cuando este no posee el empuje que se necesita en los pistones por los intervalos entre las explosiones.
Función de los cigüeñales
Los cigüeñales son utilizados en distintos tipos de mecanismos que necesiten movimientos alternativos y sincronizados. Por ejemplo, desde máquinas grandes, como la que estamos presentando en este artículo, motores de coches o juguetes en los que las piernas y las manos van sincronizados.
En esta ocasión, lo que nos importa es la función de los cigüeñales de motor, éstos recogen y transmiten al cambio toda la potencia que se ha desarrollado en cada uno de los cilindros en la cámara de combustión interna.
En los motores rotativos, ya sea de turbina o eléctricos, el árbol de levas tiene simplemente forma cilíndrica con algunos estriados para el ajuste con el rotor, poleas o engranes y así poder transmitir el movimiento.
Mientras que en los motores de pistón rotativo, el cigüeñal de motor lleva una simple y excéntrica circular por cada uno de los pistones, en los motores alternativos tradicionales, tienen una forma más complicada por sus manivelas. Transforman el movimiento alternativo en movimiento giratorio, y es por su forma que recibe árbol de levas, de codo y cigüeñal, aunque éste último solo es parte de ese sistema.
Equilibrado del cigüeñal de motor
Para el equilibrado del cigüeñal de motor se debe usar contrapesos aplicados a las manivelas y de esta manera obtener, cuando sea necesario, el equilibrado estático, el dinámico del cigüeñal en conjunto y en cada una de las manivelas.
Objetivos del equilibrado
El objetivo principal del equilibrado es el de reducir las vibraciones del motor, las cuales son causadas por las fuerzas y los momentos que genera la presión de los gases en cada cilindro y por las piezas en movimiento alternativo y movimiento giratorio; reduce las cargas de los cojinetes de bancada.