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★ Biela - máquina (Connecting rod)




Biela
                                     

★ Biela

Puede ser llamado una biela a un elemento mecánico que, cuando se somete a tensión o compresión, transmite el movimiento articular a otras partes de la máquina.

Actualmente, las bielas son un elemento básico en los motores de combustión interna y en los compresores reciprocantes. Están diseñados con una forma específica para realizar la conexión entre las dos piezas, el pistón y el cigüeñal. Su sección transversal o de perfil puede ser en forma de H, I, o. El material del que está hecho es de una aleación de acero, titanio o aluminio. En automoción son fabricados por la forja, pero algunos fabricantes de piezas de realizar el mecanizado.

                                     

1. Partes de la biela. (Parts of the connecting rod)

Podemos distinguir tres partes de la varilla de conexión:

  • La cabeza es la parte con el agujero de mayor diámetro, y se suele componer de dos mitades, una articulación para el cuerpo y un segundo extraíble denominado pac, que se adjunta la primera por medio de pernos.
  • La parte trasera de la biela en el eje del pistón, es la parte con el agujero de menor diámetro, y en el que se inserta el casquillo a presión, que se inserta a continuación y el émbolo de un cilindro o tubo metálico que une la biela con el pistón.
  • El cuerpo de la biela es la parte central está sometido a tracción-compresión en su eje longitudinal, y es generalmente alegerado, presentando generalmente una sección en forma de doble T, y en algunos casos de la cruz.
  • Entre estas dos mitades se encuentra un casquillo de cojinete o rodamiento, que es el que abarca el correspondiente diario o en el muñón del cigüeñal.
                                     

1.1. Partes de la biela. Tipos de biela en función de la forma de su cabeza. (Types of connecting rod in function of the shape of your head)

En función de la forma de la cabeza de la biela, y como ella se une la tapa, podemos distinguir:

  • Manivela de una sola pieza: Es aquel cuya cabeza de biela no es extraíble, está el retén del cojinete. En esos casos, el conjunto manivela-biela es indesmontable, o es extraíble, debido a que el cigüeñal está desmontado en las bielas.
  • Manivela aligerado: Si el ángulo formado por el plano que divide las dos mitades de la cabeza de la biela, no forma un ángulo recto con el plano medio de la biela, la cual pasa a través de los ejes de los pies y la cabeza, sino que forma un ángulo, entonces se dice que la varilla de conexión se aclarará.
                                     

1.2. Partes de la biela. Materiales. (Materials)

Generalmente, las bielas de los motores alternativos de combustión interna se realizan en acero templado mediante forja, aunque hay motores de competición con varillas de titanio o aluminio, llevado a cabo por las operaciones de remoción de material.

                                     

2. Funcionamiento de un motor de combustión interna. (Operation of an internal combustion engine)

Cuando el pistón comprime la mezcla 10° antes de llegar al punto muerto superior (TDC, la chispa se activa, haciendo que la mezcla comience a grabar, y cuando llegue al PMS esta fuerza explosiva que se está liberando a ser comprimido. Debido a las fuerzas de inercia, el mecanismo sigue avanzando, para satisfacer a 10° después del PMS es cuando suelte toda la fuerza.

Los principales esfuerzos que sufre la manivela es de flexión compuesta en el momento de la carga máxima para explotar la mezcla de combustibles ciclo de expansión, en la compresión dada por la componente de la fuerza sobre el eje longitudinal de la varilla de conexión, y la flexión de la componente transversal la misma, y lo mismo con el par de reactivos proporcionados por la carga a través de la manivela para oponerse la moción. Además, la varilla de conexión se somete a un esfuerzo de compresión de nuevo en la etapa de compresión de la mezcla.

Después de observar los diferentes tipos de análisis realizados en el cigüeñal puede notar dos puntos críticos que se producen en las diferentes etapas del ciclo de la energía, el primero de ellos es visto durante la compresión, esto se lleva a cabo en la parte media de la varilla de conexión, el segundo punto crítico se encuentra en la parte inferior de la varilla de conexión, y se produce durante el ciclo de expansión. Los tornillos, por su parte, el apoyo sólo un pequeño porcentaje de la carga.

Con un análisis similar en la varilla de conexión de la sección tipo H en lugar de I, se observa que los esfuerzos que aparecen son menores, esto es debido a que las bielas tipo H son fabricados en la mayoría de los mecanizados y con una sección constante, de modo que en la parte de la cabeza es de gran tamaño, la reducción de las tensiones internas, se utiliza en los motores de altas exigencias. Sin embargo, el automóvil de producción masiva se utiliza la manivela tipo I forjado para resistir adecuadamente los esfuerzos que sufrir en condiciones normales de uso, pero no son adecuados para los regímenes más intensos.

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