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Los ejes de equilibrado se utilizan en los motores de pistón para reducir las vibraciones al contrarrestar las fuerzas dinámicas desequilibradas. Estos ejes tienen contrapesos excéntricos y giran en direcciones opuestas, lo que genera una fuerza vertical neta.
El eje de equilibrado fue inventado y patentado por el ingeniero británico Frederick W. Lanchester en 1907. [ 1 ] [ 2 ] Se utiliza más comúnmente en motores de cuatro cilindros en línea y V6 utilizados en automóviles y motocicletas.
Descripción general
El principio de funcionamiento de un sistema de ejes de equilibrado consiste en que dos ejes que soportan contrapesos excéntricos idénticos giran en direcciones opuestas al doble de la velocidad del motor. La fase de los ejes es tal que las fuerzas centrífugas producidas por los contrapesos anulan las fuerzas verticales de segundo orden (al doble de las RPM del motor ) producidas por este. [ 3 ] Las fuerzas horizontales producidas por los ejes de equilibrado son iguales y opuestas, por lo que se anulan entre sí.
Los ejes de equilibrado no reducen las vibraciones que experimenta el cigüeñal . [ 4 ]
Aplicaciones
Motores de dos cilindros
Numerosos motores de motocicleta, especialmente los bicilíndricos en paralelo , emplean sistemas de eje de equilibrado. Por ejemplo, los motores Yamaha TRX850 y Yamaha TDM850 cuentan con un cigüeñal de 270° con eje de equilibrado. Una alternativa, como la que utiliza el bicilíndrico en paralelo BMW GS , consiste en emplear una biela ficticia que mueve un contrapeso articulado.
Motores de cuatro cilindros
Los ejes de equilibrado se utilizan a menudo en los motores de cuatro cilindros en línea para reducir la vibración de segundo orden (una fuerza vertical que oscila al doble de las RPM del motor ) inherente al diseño de un motor típico de cuatro cilindros en línea. Esta vibración se genera porque el movimiento de las bielas en un motor de cuatro cilindros en línea de encendido uniforme no es simétrico durante toda la rotación del cigüeñal; por lo tanto, durante un período determinado de rotación del cigüeñal, los pistones descendente y ascendente no siempre se oponen completamente en su aceleración, lo que da lugar a una fuerza vertical neta dos veces en cada revolución (que aumenta cuadráticamente con las RPM). [ 5 ]
La cantidad de vibración también aumenta con la cilindrada del motor, por lo que a menudo se utilizan ejes de equilibrado en motores de cuatro cilindros en línea con cilindradas de 2,2 L (134 pulgadas cúbicas) o más. Tanto un aumento en la carrera como en el diámetro del cilindro provocan un aumento de la vibración secundaria; una carrera mayor incrementa la diferencia de aceleración y un diámetro mayor aumenta la masa de los pistones.
El diseño Lanchester de sistemas de ejes de equilibrado se perfeccionó con el Mitsubishi Astron 80 , un motor de cuatro cilindros en línea para automóviles introducido en 1975. Este motor fue el primero en ubicar un eje de equilibrado más alto que el otro, para contrarrestar el par de rodadura de segundo orden (es decir, alrededor del eje del cigüeñal) debido al par ejercido por la inercia causada por los aumentos y disminuciones en la velocidad del motor. [ 6 ] [ 7 ]
En un motor de cuatro cilindros opuestos , las fuerzas se anulan gracias al movimiento de los pistones en direcciones opuestas. Por lo tanto, no se necesitan ejes de equilibrado en este tipo de motores.
Motores de cinco cilindros
Los ejes de equilibrado también se utilizan en motores de cinco cilindros en línea, como el GM Vortec 3700 .
Motores de seis cilindros
En un motor de seis cilindros en línea y en un motor de seis cilindros opuestos , las fuerzas de balanceo se equilibran de forma natural, por lo que no se requieren ejes de equilibrado.
Los motores V6 son inherentemente desequilibrados, independientemente del ángulo en V. Cualquier motor en línea con un número impar de cilindros presenta un desequilibrio primario , lo que provoca un movimiento de balanceo de extremo a extremo. Dado que cada bancada de cilindros en un V6 tiene tres cilindros, cada bancada experimenta este movimiento. [ 8 ] En varios motores V6 se utilizan ejes de equilibrado para reducir este movimiento de balanceo.
Motores de ocho cilindros
Ejemplos de ello son el motor Mercedes-Benz OM629 y el Volvo B8444S . [ 9 ]
Véase también
Referencias
- ↑ "Frederick William Lanchester, 1868-1946" . Avisos fúnebres de miembros de la Royal Society . 5 (16). The Royal Society: 761. 1948. doi : 10.1098/rsbm.1948.0010 . ISSN 1479-571X .
- ↑ Frederick William Lanchester (31 de octubre de 1912). "US1163832A - Medio de equilibrado para motores alternativos" . Patentes de Google . Consultado el 3 de abril de 2021 .
- ↑ "Equilibrio del motor y ejes de equilibrado" . www.zzperformance.com . Consultado el 20 de agosto de 2019 .
- ↑ "Evaluando los beneficios del equilibrado de motores" . www.babcox.com . Archivado del original el 24 de febrero de 2009. Consultado el 12 de diciembre de 2004 .
- ↑ "Fuerzas vibratorias de motores gemelos" Archivado el 15/07/2010 en Wayback Machine , Vittore Cossalter, Dinamoto.it
- ↑ Carney, Dan (10 de junio de 2014). "Antes de ser fabricantes de automóviles" . Reino Unido: BBC . Consultado el 1 de noviembre de 2018 .
- ↑ Nadel, Brian (junio de 1989). "Acto de equilibrio". Popular Science . pág. 52.
- ↑ "La física de: ángulos de bancada de cilindros del motor" . www.caranddriver.com . 14 de enero de 2011. Consultado el 22 de agosto de 2019 .
- ↑ "Motor Volvo B8444S/Yamaha 4.4 V8" . australiancar.reviews . Archivado del original el 29/12/2022 . Consultado el 29/12/2022 .
- Tecnología de motores