DIRECCION DOCENTE Y DE ASUNTOS ESTUDIANTILES
PROGRAMA DE INGENIERÍA DE LA PRODUCCIÓN AGROPECUARIA
U.C: MANEJO Y MANTENIMIENTO DE MAQUINARIA AGRÍCOLA
EL MOTOR DIESEL Y SISTEMA DE TRNSMISION
PROFESOR: ING. HELVIS HERNANDEZ
OBJETIVOS DEL TEMA:
Diferencias entre un motor Otto y uno Diesel.
Conocer las partes básicas de un motor diesel.
Saber como funcionan los 4 tiempos del motor.
Conocer todas las partes del sistema de trasmisión.
DEFINICION DE MOTOR: Maquina destinada a producir movimiento a expensa de otra fuente de energía. Básicamente el motor es el mecanismo para transformar energía química en energía mecánica. MOTOR DIESEL: Es la principal parte del sistema de transmisión del tractor, el cual funciona por la energía producida en el interior de este por el resultado de la compresión del aire y la mezcla con el combustible. CLASIFICACIÓN DE LOS MOTORES DE COMBUSTIÓN INTERNA:
Motor cíclico Otto (a gasolina)
Motor Diesel (a gas-oil)
Motor Radial
Motor rotativo (Wankel)
1. Motor Otto (de gasolina): Un invento del ingeniero y comerciante alemán Nikolaus August Otto patentado en 1876. 2. Motor Diesel (a Gas-oil): Fue ideado por el ingeniero alemán Rudolf Diesel, en 1892. 3. Motor radial o motor estrella: Es un tipo de disposición del motor de combustión interna, en la cual los cilindros van ubicados radialmente respecto del cigüeñal. 4. Motor rotativo o Wankel: En honor a su creador el Dr. Felix Wankel, es un motor de combustión interna que funciona de una manera completamente diferente de los motores convencionales. 5. Turbina de Combustión: Es una maquina de fluido que permite transformar la energía del fluido que la atraviesa en movimiento rotativo de un eje. APLICACIONES DE LOS MOTORES DIESEL
Maquinaria agrícola (tractores, cosechadoras)
Propulsión ferroviaria
Propulsión Marina
Automóviles (autos, camiones, autobuses)
Grupos generadores de energía eléctrica (centrales eléctricas y de emergencia)
Accionamiento industrial (bombas, compresores, especialmente de emergencia)
Según el tipo de combustible que utilizan, se clasifican en:
Motor a gasolina. (Otto)
Motor a gas-oil. (Diesel)
Motores a gas . (GPL).
GPL = Gas de Petróleo Licuado COMPARACION DE MOTORES:
Gas-oil
Gasolina
G.P.L.
Suministro e ignición de combustible
No hay mezcla previa de combustible y aire
El combustible y el aire se mezclan fuera de los cilindros
El combustible y el aire se mezclan fuera de los cilindros
Razón de compresión
16 a 1
8 a 1
Intermedios
Diseño de las piezas
Mas resistentes
Menos resistentes
Menos resistentes
Calidad y tipo de combustible
Mayor unidad calorica
Menor unidad calorica
Menor unidad calorica
Rendimiento
Optimo
Aceptable
Bueno
Peso por HP
Alto
Bajo
Bajo
Aceleración
Aceptable
Buena
Buena
Uso continuo
Bueno
Aceptable
Aceptable
Contaminación del lubricante
Baja
Moderada
Muy baja
Según su cilindrada se dividen en:
Motores monocilindricos.
Motores policilindricos o multicilindricos:
Motores en linea.
Motores en V.
Motores planos
Motores radiales
Según los tiempos o carreras:
Motores de 2 tiempos.
Motores de 4 tiempos
PARTES BASICAS DEL MOTOR:
1. Bloque o monobloque.
2. Cilindros.
3. Pistones o émbolos.
4. Perno.
5. Bielas.
6. Aros o anillos.
7. Cigüeñal.
8. Culata, cámara o cabezote.
9. Válvulas.
10. Árbol o eje de levas.
11. Mecanismo de control de las válvulas.
12. Volante de inercia.
13. Cárter.
BLOQUE O MONOBLOQUE: Es la estructura básica del motor, en el mismo van alojados los cilindros, cigüeñal, árbol de levas, etc. Todas las demás partes del motor se montan en él. Generalmente son de fundición de hierro o aluminio. Pueden llevar los cilindros en línea o en forma de V. Lleva una serie de aberturas o alojamientos donde se insertan los cilindros, varillas de empuje del mecanismo de válvulas, conductos del refrigerante, los ejes de levas, apoyos de los cojinetes de bancada y en la parte superior lleva unos taladros donde se sujeta el conjunto de culata. CIGÜEÑAL: Es el componente mecánico que cambia el movimiento alternativo en movimiento rotativo. Esta montado en el bloque en los cojinetes principales los cuales están lubricados. El cigüeñal se puede considerar como una serie de pequeñas manivelas, una por cada pistón. El radio del cigüeñal determina la distancia que la biela y el pistón puede moverse. Dos veces este radio es la carrera del pistón. CULATA: Es el elemento del motor que cierra los cilindros por la parte superior. Pueden ser de fundición de hierro o aluminio. Sirve de soporte para otros elementos del motor como son: Válvulas, balancines, inyectores, etc. Lleva los orificios de los tornillos de apriete entre la culata y el bloque, además de los de entrada de aire por las válvulas de admisión, salida de gases por las válvulas de escape, entrada de combustible por los inyectores, paso de varillas de empujadores del árbol de balancines, pasos de agua entre el bloque y la culata para refrigerar, etc.
Entre la culata y el bloque del motor se monta una junta que queda prensada entre las dos a la que llamamos habitualmente junta de culata. PISTONES O EMBOLOS: Es un embolo cilíndrico que sube y baja deslizándose por el interior de un cilindro del motor. Son generalmente de aluminio, cada uno tiene por lo general de dos a cuatro segmentos. El segmento superior es el de compresión, diseñado para evitar fugas de gases. El segmento inferior es el de engrase y esta diseñado para limpiar las paredes del cilindro de aceite cuando el pistón realiza su carrera descendente. Cualquier otro segmento puede ser de compresión o de engrase, dependiendo del diseño del fabricante. Llevan en su centro un bulón que sirve de unión entre el pistón y la biela. CAMISAS: Son los cilindros por cuyo interior circulan los pistones. Suelen ser de hierro fundido y tienen la superficie interior endurecida por inducción y pulida. Normalmente suelen ser intercambiables para poder reconstruir el motor colocando unas nuevas, aunque en algunos casos pueden venir mecanizadas directamente en el bloque en cuyo caso su reparación es mas complicada.
Las camisas recámbiables cuando son de tipo húmedo, es decir en motores refrigerados por liquido, suelen tener unas ranuras en el fondo donde insertar unos anillos
tóricos de goma para cerrar las cámaras de refrigeración, y en su parte superior una pestaña que se inserta en un rebaje del bloque para asegurar su perfecto asentamiento. AROS, ANILLOS O SEGMENTOS: Son piezas circulares metálicas, autotensadas, que se montan en las ranuras de los pistones para servir de cierre hermético móvil entre la cámara de combustión y el cárter del cigüeñal. Dicho cierre lo hacen entre las paredes de las camisas y los pistones, de forma que los conjuntos de pistón y biela conviertan la expansión de los gases de combustión en trabajo útil para hacer girar el cigüeñal. El pistón no toca las paredes de los cilindros. Este efecto de cierre debe darse en condiciones variables de velocidad y aceleración. Los segmentos impiden que se produzca una perdida excesiva de aceite al pasar a la cámara de combustión, a la vez que dejan en las paredes de la camisa una fina capa de aceite para lubricar. Por tanto los segmentos realizan tres funciones:
Cierran herméticamente la cámara de combustión.
Sirven de control para la película de aceite existente en las paredes de la camisa.
Contribuye a la disipación de calor, para que pase del pistón a la camisa.
BIELAS: Las bielas son las que conectan el pistón y el cigüeñal, transmitiendo la fuerza de uno al otro. Tienen dos casquillos para poder girar libremente alrededor del cigüeñal y del bulón que las conecta al pistón. La biela debe absorber las fuerzas dinámicas necesarias para poner el pistón en movimiento y pararlo al principio y final de cada carrera. Asimismo la biela transmite la fuerza generada en la carrera de explosión al cigüeñal.
COJINETES: Se puede definir como un apoyo para una muñequilla. Debe ser lo suficientemente robusto para resistir los esfuerzos a que estará sometido en la carrera de explosión. Los cojinetes de bancada van lubricados a presión y llevan un orificio en su mitad superior, por el que se efectúa el suministro de aceite procedente de un conducto de lubricación del bloque. Lleva una ranura que sirve para repartir el aceite mejor y más rápidamente por la superficie de trabajo del cojinete. También llevan unas lengüetas que encajan en las ranuras correspondientes del bloque las tapas de los cojinetes. Dichas lengüetas alinean los cojinetes e impiden que se corran hacia adelante o hacia atrás por efectos de las fuerzas de empuje creadas. La mitad inferior correspondiente a la tapa es lisa. Además de los de bancada, todos los motores llevan un cojinete de empuje que evita el juego axial en los extremos del cigüeñal. Otro tipo de cojinete es el usado en los ejes compensadores; es de forma de casquillo, de una sola pieza. El orificio de aceite coincide con el conducto de lubricación del bloque.
VÁLVULAS: Las válvulas abren y cierran las lumbreras de admisión y escape en el momento oportuno de cada ciclo. La de admisión suele ser de mayor tamaño que la de escape. En una válvula hay que distinguir las siguientes partes: Pie de válvula. Vástago. Cabeza.
ENGRANAJES DE DISTRIBUCIÓN: Conduce los accesorios y mantienen la rotación del cigüeñal, árbol de levas, eje de leva de la bomba de inyección ejes compensadores en la relación correcta de desmultiplicación. El engranaje del cigüeñal es el engranaje motriz para todos los demás que componen el tren de distribución, por lo que deben de estar sincronizados entre si, de forma que coincidan las marcas que llevan cada uno de ellos. BOMBA DE ACEITE: Está localizada en el fondo del motor en el cárter del aceite. Su misión es bombear aceite para lubricar cojinetes y partes móviles del motor. La bomba es mandada por u engranaje, desde el eje de levas hace circulas el aceite a través de pequeños conductos en el bloque. El flujo principal del aceite es para el cigüeñal, que tiene unos taladros que dirigen el lubricante a los cojinetes de biela y a los cojinetes principales. Aceite lubricante es también salpicado sobre las paredes del cilindro por debajo del pistón.
BOMBA DE AGUA: Es la encargada, en los motores refrigerados por liquido, de hacer circular el refrigerante a través del bloque del motor, culata, radiador etc. La circulación de refrigerante a través del radiador trasfiere el calor del motor al aire que circula entre las celdas del radiador. Un ventilador movido por el propio motor hace circular el aire a través del radiador.
TIEMPOS O CARRERAS DEL PISTON:
PUNTO MUERTO SUPERIOR: (PMS) indica el límite superior del recorrido del pistón dentro del cilindro.
PUNTO MUERTO INFERIOR: (PMI) es el punto más bajo del recorrido del pistón dentro del cilindro.
V1 = Capacidad en centímetros cúbicos de la cámara de combustión de la culata.
V2 = Capacidad del cilindro, con el pistón en PMS
CARRERA: Es la distancia lineal que recorre el pistón dentro del cilindro, de otra forma, es la distancia que existe entre el PMI y el PMS. Una carrera completa del pistón hacia arriba y otra hacia abajo corresponde a una revolución del cigüeñal.
TIEMPO: Carrera hacia arriba o hacia abajo del pistón, dentro del cilindro, donde cumple con una función determinada.
Cada ciclo del motor esta comprendido por (02) dos revoluciones del cigüeñal, que es igual a las 4 carreras, a este tipo de motores se llaman motores de 4 tiempos
1. Carrera de admisión (primer tiempo)
2. Carrera de compresión (segundo tiempo)
3. Carrera de explosión o fuerza (tercer tiempo)
4. Carrera de escape (cuarto tiempo)
Cada una de estas carreras comprende aproximadamente media revolución del cigüeñal del motor. Carrera de Admisión: la carrera de admisión se desarrolla de la siguiente manera, el pistón se mueve hacia abajo, mientras el cigüeñal gira 180º, o sea, media revolución. La válvula de admisión esta abierta debido al giro del eje del árbol de levas y la acción del mecanismo de las válvulas. Mientras el pistón se mueve hacia abajo, entra aire con oxigeno por succión en el cilindro a través del tuvo de admisión. Carrera de Compresión: después de la admisión del aire, comienza la carrera de compresión, la cual consiste en la compresión del aire que entra en el cilindro por el pistón llegando este a calentarse hasta aproximadamente 440ºC. Carrera de Combustión: al final de la carrera de compresión, se inicia la combustión y la carrera descendente de expansión de los gases. Esta carrera se llama carrera de trabajo, porque es en realidad esta la que produce la energía mecánica. Carrera de Escape: al final de la carrera de combustión o trabajo, el pistón se encuentra en su punto muerto inferior. Los subproductos de la combustión se encuentran en el cilindro, por encima del pistón y se deben expulsar del motor.
SISTEMA DE TRASMISION La energía producida recorre diferentes partes antes de llegar a las ruedas:
Motor.
Embrague.
Caja de cambios.
Diferencial.
Mandos finales.
Ruedas.
COMO SE TRANSMITE LA FUERZA
Por fricción (correas y poleas)
Por engranajes
Por cadenas
Por líquidos (hidráulicos)
ENGRANAJES: Son ruedas o cilindros dentados empleados para transmitir un movimiento giratorio o alternativo desde una parte de una máquina a otra, un conjunto de dos o más engranajes que transmite el movimiento de un eje a otro se denomina tren de engranajes. Los engranajes se utilizan sobre todo para transmitir movimiento giratorio, pero usando engranajes apropiados y piezas dentadas planas pueden transformar movimiento alternativo en giratorio y viceversa. TRENES DE TRASMISION; El tren de transmisión de un tractor transmite la energía que genera el motor a las ruedas de tracción y a la toma de fuerza (TDF). Los trenes de transmisión se clasifican comúnmente en mecánicos e hidráulicos. El tren de transmisión mecánico tiene cuatro componentes básicos:
1. Embrague.
2. Caja de cambios.
3. Diferencial.
4. Mandos finales.
ENBRAGUE: Transmite energía desde el motor a la caja de cambios y sirve para iniciar y detener el flujo de energía a la caja de cambios; pueden ser de tres tipos:
• De disco
• De sobremarcha
• De cono
FUNCIONES:
Conectar y desconectar el eje cigüeñal del motor con el eje de entrada de la caja de cambios.
Conectar y desconectar el eje cigüeñal del motor con el eje de la toma de fuerza (TDF)
PARTES BASICAS:
Plato o disco de fricción.
Plato o disco de presión.
Resortes.
Tapa del embrague
PARTES DEL EMBRAGUE
1. Volante de inercia: se encuentra sobre el eje cigüeñal del motor.
2. Tapa del embrague: adentro se encuentra el plato de fricción, el plato de presión y los resortes que presionan los platos contra el volante.
3. Conexión del plato de fricción sobre el extremo del eje del embrague.
4. Patillas: por medio de ellas se pueden retirar el plato de presión.
5. Collarín: es libre de moverse axialmente sobre el eje del embrague, para accionar las patillas.
6. Eje de control con la horquilla: sirve para mover el collarín.
7. Eje del embrague: va conectado con el eje de entrada de la caja de cambios.
8. Pedal de control del embrague.
PARTES DEL EMBRAGUE
1. Eje del cigüeñal del motor con el volante y su corona. La ultima sirve para conectar el motor de arranque.
2. Frente del volante, contra el cual se oprime el plato de fricción.
3. Plato de fricción, montado sobre el eje de entrada de la caja de cambios.
4. Plato de presión, que oprime el plato de fricción contra el volante.
5. Resortes, que oprimen el plato de presión.
6. Tapa del embrague con tres pastillas o uñas para retirar el plato de presión contra la presión de los resortes.
7. Ajuste de las patillas o uñas.
8. Eje del embrague, conectado al eje de entrada de la caja de cambios.
9. Conexión de la tapa del embrague con el volante de inercia.
CAJA DE CAMBIOS: Consiste en un conjunto de engranajes. Las distintas velocidades directas o de reversa del tractor se determinan por combinaciones de estos engranajes; pueden ser de dos tipos:
De engranajes deslizantes
De engranajes constantes
OBJETIVOS:
Proporcionar una adecuada velocidad de avance para realizar operaciones en las cuales la calidad y ejecución del trabajo de la maquina dependen de tal velocidad.
Proporcionar la fuerza de tiro necesaria para realizar ciertas operaciones.
FUNCIONES:
Seleccionar los engranajes para obtener distintas velocidades y fuerzas.
Seleccionar un engranaje para invertir la dirección de marcha del tractor (reversa).
PARTES DE LA CAJA DE CAMBIOS
1. Eje de entrada, que es la extensión del eje del embrague. Se le llama también eje primario o eje de mando.
2. Eje de salida o eje secundario.
3. Eje intermediario, colocado entre el eje primario y el eje secundario.
4. El eje primario gira a la misma velocidad que el eje del cigüeñal del motor en caso de que el embrague este conectado. Por medio de dos (02) engranajes fijos, el eje primario manda al eje intermediario, cambiando el sentido del giro y reduciendo la velocidad.
5. El extremo del eje primario lleva estrías.
6. El eje intermediario lleva dos (02) engranajes fijos.
7. También lleva un (01) engranaje pequeño en contacto con otro, sobre un eje auxiliar, para cambiar el sentido del giro para la marcha atrás (reversa).
8. El eje secundario esta equipado con dos (02) engranajes móviles axialmente sobre estrías.
9. El mecanismo para mover los dos (02) engranajes móviles.
10. Émbolos para fijar las posiciones del mecanismo de cambio.
11. Palanca seleccionadora.
12. Al mover el más grande de los engranajes hacia la izquierda, con la palanca en la posición A, se conecta la marcha atrás (reversa).
13. Al mover este engranaje a la derecha, con la palanca en posición 1, se conecta la marcha 1 (primera).
14. Al mover el otro engranaje movible hacia la izquierda , con la palanca en posición 2, se conecta la marcha 2 (segunda).
15. Al mover este engranaje a la derecha, se conecta mediante un buje y estría los ejes primario y secundario. Así se obtiene un mando directo, es decir, la marcha numero 3 (tercera). En este caso el eje del cigüeñal del motor, el eje del embrague y el eje secundario gira como un solo eje.
DIFERENCIAL: Transmite energía desde la caja de cambios a los mandos finales. Además permite que las ruedas motrices giren a diferentes velocidades durante un viraje, mientras siguen impulsando sus cargas. FUNCIONES:
Transmite el flujo de energía del eje de salida de la caja de cambios “doblándolo” hacia los ejes impulsores.
Permite que las ruedas motrices giren a diferentes velocidades durante un giro.
PARTES BASICAS:
Piñón.
Corona.
Satélites.
MANDOS FINALES: Son unos engranajes que se encargan de transmitir la energía desde el diferencial hacia las ruedas de tracción. PARTES DEL DIFERENCIAL
1. Eje secundario de la caja de cambios, que manda al diferencial.
2. Piñón o engranaje de mando.
3. Corona del diferencial. El mando por el piñón y corona cambia la dirección de los ejes en un ángulo recto y reduce la velocidad.
4. Engranajes satélites. Normalmente son cuatro (04), montados sobre dos (02) pequeños ejes cruzados que a su vez, van montados en la corona.
5. Los dos (02) semiejes, cada uno con un engranaje cónico en contacto con los engranajes satélites.
6. Mandos finales.
7. Ejes de las ruedas traseras.
TOMA DE FUERZA (TDF) Es un accesorio del tren de transmisión del tractor. Esta diseñada para impulsar implementos tales como: rotativas, cosechadoras, henificadoras, segadoras, entre otras. Existen dos tipos de norma para la TDF: 540 rpm y 1000 rpm RODAMIENTOS Función:
Eliminar vibración y Torceduras
Reducen la fricción.
Soportan los ejes en rotación.
Tipos:
De Bolas
De Rodillos
De Agujas
Partes:
Dos Aros de Acero, llamados Pistas
Los Rodillos, Bolas y Agujas
Las Jaulas o Cestas.
COJINETES PLANOS O FRICCIONANTES Tipos:
Bujes
Conchas
TRANSMISIÓN POR CADENA Tipos:
Planas
Rodillos
Silenciosas
Ventajas:
Son eficaces y no patinan.
Son suficientemente flexibles y compactas.
Son relativamente Baratas.
Mantiene la relación de velocidades sin patinar.
Resisten el calor y la suciedad y no les afectan la intemperie si se aceitan debidamente.
Soportan mayor cargas que las correas.
CONCEPTOS BASICOS:
Combustión: reacción química entre el oxígeno y un material oxidable, acompañada de desprendimiento de energía y que habitualmente se manifiesta por incandescencia o llama.
Sistema: conjunto de cosas que relacionadas entre sí ordenadamente contribuyen a determinado objeto.
Fricción: roce de dos cuerpos en contacto. Este roce produce calor.
