Menu

Refineria
Port Arthur Texas

Què és el cigonyal d?un motor? Funcionament i tipus

Què és el cigonyal d?un motor? Funcionament i tipus

El cigonyal és un component de les màquines tèrmiques i dels motors alternatius en general. El cigonyal és l'arbre de transmissió de força que fa de maneta del conjunt biela-manovella. La seva funció és transformar els moviments alternatius en moviments de rotació (motors d'explosió, per exemple), o viceversa (premses mecàniques excèntriques).

Als motors tèrmics el cigonyal recull les forces originades durant l'explosió i converteix, mitjançant la biela, el moviment lineal alternatiu del pistó en moviment rotatiu. Transmet el moviment i la força motriu als elements de transmissió que li són acoblats. Està sotmès a esforços de torsió i flexió i té una estructura forta i molt resistent.

Els cigonyals consten d'uns suports, normalment cinc per a un motor de quatre cilindres en línia, que van subjectes a la bancada del bloc. També porten uns colzes anomenats monyons on se subjecten les bieles. A la prolongació de cada colze hi ha els contrapesos, que serveixen per equilibrar el cigonyal. A un extrem del cigonyal va muntat el pinyó de la distribució i, a l'altre, el volant d'inèrcia.

Els motors tèrmics són exemples de motors que utilitzen un cigonyal per transformar els moviments alternatius en moviments de rotació. Les premses mecàniques excèntriques, en canvi, són exemples que mecanismes que utilitzen els cigonyals per transformar moviments de rotació en moviments alternatius.

Com funciona un cigonyal?

El cigonyal té un colze per a cada biela de la màquina o del motor. El colze rep la biela al monyó, que gira descentrat al voltant de l'eix de rotació del cigonyal. El monyó que constitueix l'eix de rotació del cigonyal és el coll o suport de bancada. El braç és la part del cigonyal que uneix el monyó i el coll. Hi sol haver un braç a cada costat del monyó i un coll per a cada braç. Tot i així hi ha cigonyals de compressors que només tenen un coll, un braç i el monyó, i cigonyals de motors lleugers de dos, quatre o sis cilindres que tenen els monyons agrupats de dos en dos, amb un braç intermedi únic i sense coll entre dos monyons consecutius.

Per compensar els efectes de desequilibri produïts per la rotació descentrada del monyó i de la biela, a l'extremitat dels braços s'instal·len uns contrapesos oposats al monyó. Aquests contrapesos poden ser d'una mateixa peça amb el cigonyal o poden estar estrets fortament sobre els braços. En cigonyals de més d'un colze, es disposa així els colzes, que les masses descentrades d'un colze es compensin amb les masses descentrades d'un altre, a fi d'obtenir un equilibrat possible.

Aquesta disposició dels colzes determina la posició dels cilindres, la successió de les explosions i tot el conjunt de la distribució. Els cigonyals són obtinguts per forja, i ulterior mecanització, duna sola peça a partir de colls, braços i monyons separats i muntats a pressió per acoblament en calent. D'aquesta manera, es permet el muntatge de coixinets de boles o de rodets al monyó. La mateixa tècnica s'aplica a cigonyals molt grans, de motors marins, per exemple, per evitar la dificultat d'obtenció de peces forjades o foses massa pesades.

El cigonyal és la peça del motor que ha de suportar els esforços més grans de fatiga i de desgast. Als motors d'aviació, o als motors on les condicions de pes, de seguretat, de càrrega són molt severes, els tractaments tèrmics i els enduriments superficials de nitruració, tremp a la flama o tremp per inducció són generalitzats.

Característiques dels cigonyals: Material i tecnologia

La tecnologia de materials i fabricació sovint estan estretament vinculades. En el cas de la fabricació de cigonyals, els eixos d'acer (per aconseguir la major resistència i tenacitat) s'obtenen forjant i per fosa.

Cigonyals d'acer

Els cigonyals estan fets de carboni, crom-manganès, crom-níquel-molibdè i altres acers, així com de foses especials d'alta resistència. Lavantatge dels eixos dacer és la major resistència, la possibilitat dobtenir una alta duresa dels colls per nitruració, els eixos de ferro colat són més barats.

Lelecció de lacer està determinada per la duresa superficial dels colls a obtenir. La duresa d'aproximadament 60 HRC (necessària per a l'ús de rodaments de rodets) es pot obtenir, per regla general, només per tractament químico-tèrmic (cimentació, nitruració, cianuració). Per a aquests fins, per regla general, els acers amb baix contingut de carboni de crom-níquel o crom-níquel-molibdè són adequats, i per a eixos de mides mitjà i gran, es requereix més aliatge amb molibdè costós. Mentre es manté la viscositat del nucli, es pot obtenir menys duresa suficient per a un funcionament fiable dels coixinets llisos apagant el HDTV com a carboni mitjà Leu i fosa grisa.

Les xavetes de cigonyals d'acer de mida mitjana en la producció a gran escala i en massa es fabriquen forjant motlles tancats en martells o premses, mentre que el procés d'obtenció de la palanquilla passa per diverses operacions. Després de la forja preliminar i final del cigonyal als encunys, el tapajuntes es retalla a la premsa de vores i es redreça en calent al segell sota el martell.

A causa dels alts requisits de resistència mecànica de l'eix, la ubicació de les fibres del material en rebre la peça de treball és de gran importància per evitar tallar-les durant la mecanització posterior. Per això, es fan servir segells amb corrents de flexió especials. Després de l'estampat abans de la mecanització, les peces en brut de l'eix se sotmeten a un tractament tèrmic (normalització) i després es descalcifiquen mitjançant decapat o granallat.

Els cigonyals de grans dimensions, com els cigonyals dels vaixells, així com els cigonyals dels motors amb càrter del túnel, són plegables i cargolats. Els cigonyals es poden instal·lar no només en coixinets lliscants, sinó també en rodets (biela i principal), bola (principal en motors de baixa potència). En aquests casos, s'imposen més exigències tant en la precisió de fabricació com en la duresa. Aquests eixos estan sempre fets d'acer.

Cigonyals de ferro colat

Els cigonyals fosos generalment estan fets de ferro dúctil modificat amb magnesi. En comparació amb els eixos "estampats" obtinguts per fosa de precisió (en motlles de carcassa), els eixos tenen diversos avantatges, inclosa una alta taxa d'utilització de metall i un bon amortiment de la vibració torsional, que sovint fa possible abandonar el amortidor extern a la punta de l'eix davanter. A les palanquilles de bugada, també es poden obtenir diverses cavitats internes durant la bugada.

La tolerància per mecanitzar els colls dels eixos de ferro colat no és més de 2.5 mm per costat amb desviacions segons les classes de precisió 5-7. Menys fluctuació d'estoc i menys desequilibri inicial afecten favorablement el funcionament de l'eina i l'equip, especialment en la producció automatitzada.

Tipus de cigonyals

El cigonyal pot ser de dos tipus:

  • Compost / separables, aquests arbres, són separables, en el sentit que el passador que alberga el cap de la barra de connexió es pot lliscar, per tal d'acomodar la barra de connexió amb el cap en una sola peça i el seu suport, a per tal de millorar la fiabilitat de mitjans i reduir les dispersions a la fricció, però, aquest tipus de construcció és molt difícil d'aconseguir, ateses les innombrables factors que cal respectar per no caure en vibracions; per tant, el seu ús en vehicles civils s'uneix generalment pel motor amb dos cilindres al màxim.
  • Monolític, aquests arbres es troben entre els més utilitzats, ja que permetrà una atenció més petita del conjunt i poden tenir un pes més baix que els models separables donades pel fet que es componen d'un sol element.

A més, depenent de les característiques del motor pot ser simple quan sutilitza un sol eix del motor per al motor, múltiple, quan existeix la necessitat de més arbres també poden ser necessaris més arbres per cilindre del motor, com en el cas dels motors dels arbres cigonyals oposades o DUA de pistó, on tenen dos eixos giren en sentit contrari pel pistó per minimitzar les forces laterals del pistó.

Autor:

Data de publicació: 18 de novembre de 2016
Última revisió: 27 de febrer de 2020