TP N°1 - Sistema de Distribución

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Trabajo Práctico N°1 Sistema de Distribución

Alumno: Tati Valentina Giulia Materia: Operación y Mantenimiento de Grupos Propulsores Docente: Paz Hugo Curso: 5° I A.T.A Fecha de entrega: 22/03/2020

Nota:

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Listado de Contenidos Componentes de un sistema de distribución ................................................................................................... 4 Función de sus componentes ........................................................................................................................... 4 Plato de levas .................................................................................................................................................. 4 Árbol de levas .................................................................................................................................................. 4 Válvulas ........................................................................................................................................................... 4 Botador o taqué ............................................................................................................................................... 4 Empujador ....................................................................................................................................................... 4 Balancín........................................................................................................................................................... 4 Resortes .......................................................................................................................................................... 5 Válvulas .............................................................................................................................................................. 5 Definición ......................................................................................................................................................... 5 Tipos................................................................................................................................................................ 5 Ubicación ......................................................................................................................................................... 5 Fabricación ...................................................................................................................................................... 5 Resortes ............................................................................................................................................................. 6 Guías de válvula ................................................................................................................................................ 6 Plato de levas ..................................................................................................................................................... 6 ¿Qué es un sistema de distribución? ............................................................................................................... 7 Botadores ........................................................................................................................................................... 7 Holgura y tolerancia .......................................................................................................................................... 8 Piñón externo de un plato de levas................................................................................................................... 8

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Cuestionario 1. Mencione los elementos componentes de un sistema de distribución. 2. Consigne la función de los elementos mencionados en punto UNO (1). 3. ¿A qué se denomina válvula? Indique: tipos, ubicación y materiales de fabricación. Grafique. 4. Indique los tipos de resortes de válvulas, citando el empleo específico de la chaveta seguro. 5. ¿Qué rol desempeñan las guías de válvula? Mencione ubicación y características de construcción. 6. ¿Cuáles son las características del mecanismo que desplaza las válvulas en un motor en estrella? 7. ¿Qué es un sistema de distribución? 8. “El árbol de levas es un eje de acero que tiene mecanizadas en el mismo las levas que transmiten al botador el movimiento de apertura y cierre de las válvulas”, mencione: ¿cómo es el movimiento de este eje respecto del cigüeñal? Y características de estos botadores. 9. ¿Qué entiende por holgura y en qué se diferencia con la tolerancia? 10. En un motor radial, el plato de levas recibe el movimiento del cigüeñal, a través de un piñón intermedio. Dependiendo del modo de ataque de los dientes de ese piñón a los engranajes del plato, ¿qué cambios se producen en el funcionamiento del conjunto cigüeñal – plato de levas?

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Desarrollo 1. Un sistema de distribución se compone principalmente de los siguientes elementos: 

Plato de levas (en un motor en estrella) o árbol de levas (en un motor de cilindros horizontales y opuestos).



Válvulas.



Botador o taqué.



Empujador.



Balancín.



Resortes o muelles.

2. Plato de levas: Es el mecanismo que desplaza las válvulas en un motor en estrella. Consta del plato propiamente dicho, unas protuberancias o lóbulos llamados levas, y el rodillo que asienta sobre las pistas del plato. El rodillo recorre la trayectoria geométrica del plato, elevándose cuando enfrenta a la rampa de la leva (cuando llega a la cresta de la leva se encuentra en su ascensión máxima).

Árbol de levas: Es el mecanismo que desplaza las válvulas en un motor de cilindros horizontales y opuestos. Es un eje de acero que tiene mecanizadas en el mismo las levas que transmiten al taqué o botador el movimiento de apertura y cierre de las válvulas.

Válvulas: Las válvulas son los mecanismos que regulan la entrada y salida del gas en el cilindro. (explicación detallada en el punto 3).

Botador o taqué: Es un conjunto formado por una varilla de acero alojada en el interior de un tubo. El tubo que lo rodea se llama guía del taqué. El extremo mayor del taqué se apoya en la leva, a la que sigue fielmente en su recorrido. La leva empuja al taqué y este transmite el movimiento al empujador. de modo que se convierte el movimiento circular de la leva en un movimiento alternativo del taqué. El aceite de lubricación llega al taqué mediante los orificios practicados en el mismo y sube a presión por el taqué y el empujador.

Empujador: Es un tubo fabricado en aleación de aluminio, que dispone en sus extremos dos asientos de acero en forma de bola. Uno de ellos recibe el movimiento directo del taqué, el otro extremo transmite el movimiento al balancín.

Balancín: Es el mecanismo final de interconexión para transmitir el movimiento desde la leva a la válvula. Éste se soporta en un cojinete montado en el eje de balancines alrededor del cual puede girar cuando recibe el movimiento del empujador. Este movimiento se transmite finalmente al pie de vástago de la válvula. En el momento que cesa la presión del empujador sobre el balancín, el muelle de la válvula la sitúa en su posición original.

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Resortes o muelles: Tienen la función de mantener la válvula contra su asiento en el cilindro. Para esto se debe aplicar una fuerza externa sobre el platillo de la válvula para conseguir que esta abra el orificio del cilindro venciendo la fuerza antagonista de los resortes. 3. En la culata del cilindro se dispone cerca de la cámara de combustión de unas lumbreras para la entrada de mezcla fresca y para la salida de los gases quemados producto de la combustión. Estas lumbreras deben ser controladas por unos mecanismos de regulación que son las válvulas y los componentes asociados de accionamiento. Las válvulas son los mecanismos que regulan la entrada y salida del gas en el cilindro. Las válvulas se sitúan en la culata del cilindro, normalmente inclinadas al eje vertical. Esto permite la construcción de grandes orificios de admisión y de escape de gases, circunstancia que favorece el rápido intercambio de la carga en el cilindro. Las válvulas constan de cabeza y vástago. La cabeza es la parte en forma de disco que abre o cierra la lumbrera de admisión o escape de gas en el cilindro. Las caras de la válvula se asientan en el cilindro, están construidas de material muy resistente con el fin de soportar las cargas que se producen durante la apertura y cierre. El vástago de la válvula se desplaza por su guía en un movimiento alternativo. En el platillo se apoyan los muelles de la válvula, los cuales mantienen la válvula contra su asiento.

Las válvulas se clasifican por su función y por su forma. Según su función, las válvulas pueden ser: 

De admisión: regula el paso de entrada de la mezcla fresca de aire-combustible en el cilindro, mezcla que está preparada para la combustión y solo pendiente del proceso de combustión e ignición.



De escape tiene la función de permitir expulsar los gases quemados del cilindro preparando de esta forma el interior del cilindro para una nueva admisión de mezcla fresca.

Según la forma geométrica de la cabeza de la válvula, pueden ser: 

Válvulas de cabeza en forma de seta: (en la siguiente figura corresponde a la válvula de la izquierda). Este tipo de válvula tiene una cabeza más sólida, y se ha empleado mucho en motores antiguos de gran potencia.



Válvulas de cabeza plana: (en la siguiente figura corresponde a la válvula de la derecha).

Las válvulas se fabrican en una pieza en aceros especiales. 

Las de escape están sometidas a condiciones muy severas de funcionamiento con temperaturas de trabajo muy altas y en un ambiente corrosivo debido al producto de los gases quemados. Se fabrican en super aleaciones de alta resistencia a temperaturas elevadas y poseen además gran resistencia a la corrosión.



Las de admisión trabajan en condiciones térmicas más favorables ya que están refrigeradas por la carga fresca de mezcla de aire-combustible que llena de forma periódica el cilindro.

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4. Las válvulas tienen dos o tres muelles (resortes) concéntricos que una vez comprimidos y montados mantienen la válvula contra el asiento del cilindro. Los muelles se mantienen en posición por el apoyo que encuentran en un retén y el platillo. Cada muelle tiene un diámetro distinto y un número de espiras por centímetro lineal de muelle también diferente. Esto se hace con el fin de que no entren en vibración al mismo tiempo y de esta forma no hay posibilidad de que se produzcan situaciones donde la válvula flota, ya que cada muelle tiene distinta frecuencia de vibración. Si uno de los resortes vibra a una cierta frecuencia, el otro que vibra a un valor distinto mantendrá en último extremo la tensión de apoyo sobre la válvula. Es muy frecuente el empleo de válvulas que tienen una pequeña escotadura o mueca donde se coloca una chaveta circular que hace de freno en el caso de que se rompan los muelles de la válvula. El retén se coloca en la válvula una vez que ésta se ha montado en la cabeza del cilindro. La función de la chaveta es impedir que la válvula se deslice hacia el cilindro en el caso de rotura de ambos muelles. 5. La guía de válvula es el casquillo por donde se desplaza el vástago. Las guías de las válvulas juegan un papel fundamental en el proceso de disipación del calor de la válvula de escape. Se zunchan en la cabeza del cilindro, es decir, se montan con el cilindro a temperatura alta y la guía a la temperatura procedente de un refrigerador. Con esto se aprovecha la dilatación y la contracción de ambas piezas, facilitando así el montaje. Este tipo de operaciones se llaman zunchados. 6. El mecanismo que desplaza las válvulas en un motor radial se llama plato de levas. El plato de levas consta de: 

El plato, propiamente dicho.



Unas protuberancias o lóbulos, llamados levas.



El rodillo que asienta sobre las pistas del plato.

El rodillo sigue fielmente la trayectoria geométrica del plato, de manera que se eleva cuando se encuentra frente a la rampa de la leva. La ascensión del rodillo es máxima cuando se encuentra en la cresta de la leva. Las pendientes de las rampas de la leva son suaves, tanto la de ascenso como la de descenso, con el fin de que el movimiento sea lo más uniforme posible. Los motores radiales tienen un plato con dos pistas por cada estrella de cilindros, una para las levas de las válvulas de admisión y otra para las válvulas de escape. El perfil de las levas tiene una parte cilíndrica y otra en cuña. Si la leva no tiene la forma requerida debido al desgaste, puede haber golpeteos y una operación ruidosa, además del desgaste rápido de los componentes de la distribución. El plato de levas que se muestra en la figura es el detalle de todo el conjunto de distribución del mecanismo de la válvula. El plato de levas recibe el movimiento del cigüeñal a través de un piñón o engranaje intermedio (1). El piñón puede atacar los dientes periféricos del engranaje del plato o puede atacar por el interior. El mecanismo de accionamiento de la válvula consta de tres componentes fundamentales: taqué, empujador y balancín.

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7. El sistema de distribución es el mecanismo que al estar perfectamente ajustado o calado controla que las válvulas de admisión y/o de escape abran o cierren en el momento oportuno. El mecanismo que desplaza las válvulas en un motor de estrella se llama plato de levas, y en un motor de cilindros horizontales y opuestos se llama árbol de levas.

8. El árbol de levas es un eje de acero que tiene mecanizadas en el mismo las levas que transmiten al taqué o botador el movimiento de apertura y cierre de las válvulas. El eje se apoya en cojinetes sobre el cárter y se sitúa normalmente por arriba del cigüeñal. El cigüeñal transmite el movimiento al árbol de levas a través de dos ruedas dentadas para que sincronicen perfectamente. Una va montada al extremo del cigüeñal y la otra en el extremo del árbol de levas. El árbol de levas siempre gira a la mitad de vueltas del cigüeñal. Los taqués de los motores de cilindros horizontales y opuestos pueden ser mecánicos o hidráulicos. 

Los taqués mecánicos consisten en una varilla de acero de gran dureza y resistencia que se deslizan por orificios mecanizados en el cárter del motor. El extremo mayor del taque se apoya en la leva, a la que sigue fielmente en su recorrido. La leva empuja al taqué y este transmite el movimiento al empujador. De esta manera, se convierte el movimiento circular de la leva en un movimiento alternativo del taqué. Su principal inconveniente se debe al hecho de que la temperatura en la zona de culatas del motor varia de forma sensible. De este modo, la cola de la válvula se encuentra a mayor temperatura que el conjunto de balancín que lo impulsa, de manera que el juego entre el vástago de la válvula y la roldana o patín del balancín aumenta debido a la distinta dilatación que tienen estos mecanismos. Por esta razón existen un juego de taqués.



El taqué hidráulico consta de un botador hueco que hace contacto con la leva por uno de sus extremos. Tiene en su interior un émbolo buzo que ejecuta el efecto de taqué propiamente dicho haciendo contacto con el empujador de la válvula. El émbolo buzo se divide en dos cámaras, separadas por dos válvulas antirretorno o válvula unidireccional. El embolo se puede deslizar por la parte superior del botador y un resorte mantiene el émbolo ajustado sobre el empujador. El aceite lubricante del motor entra por un orificio en la cámara inferior del botador y puede pasar a la cámara superior donde está el embolo, pero no en sentido contrario porque lo impide la válvula antirretorno. Cuando la leva empieza a subir el botador, el aceite penetra en la cámara del embolo y se forma un 7

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tapón hidráulico. Es posible encontrar 2 tipos de taqués hidráulicos: uno es en forma recta cilíndrica, y otros tienen el cuerpo en forma de barrilete llamada hiperbólica.

9. La holgura es lo mismo que la luz, es decir, tiene como fin establecer una diferencia entre las dimensiones de dos piezas para contrarrestar los efectos del calentamiento y la dilatación del material. De no existir la holgura en determinadas partes, el correcto funcionamiento de ciertos mecanismos se vería afectado cuando el motor esté a temperatura normal de funcionamiento o a la “temperatura ambiente”. Generalmente, la holgura o luz viene especificada por el fabricante, y debe ser ajustada en caso de que la situación lo amerite. La tolerancia se aplica en la fabricación de piezas. Dada una magnitud propia de una pieza (dimensión, resistencia, peso, etc.), el margen de tolerancia es el intervalo de valores en el que debe encontrarse dicha magnitud para que se acepte como válida. El propósito de los intervalos de tolerancia es el de admitir un margen para las imperfecciones en la manufactura de la pieza o componente. Se podría decir entonces que la holgura “mantiene” a una pieza dentro de su margen de tolerancia, siempre y cuando ésta sea la correcta: la holgura está regulada por las tolerancias máximas y mínimas que se establecen en las dimensiones de las piezas que se acoplan para mantener la intercambiabilidad de estas.

10. El plato de levas recibe el movimiento del cigüeñal a través de un piñón o engranaje intermedio, el mismo puede atacar los dientes periféricos del engranaje del plato o puede atacar por el interior: 

Si el contacto de los engranajes es externo (por la periferia), el cigüeñal y el plato de levas giran en el mismo sentido.

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Si el ataque del piñón es sobre un plato con engranaje interior, el cigüeñal y el plato de levas giran en sentido contrario.

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