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La Biela - Motores Aeronáuticos

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Academic year: 2021

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La biela transmite las fuerzas que actúan sobre el émbolo a la muñequilla de la manivela, transformando el movimiento rectilíneo y alterno del émbolo en el movimiento rotativo del cigüeñal (Figura ? 9).

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La biela está unida al émbolo por el extremo llamado pie por medio del bulón. La otra extremidad va unida al eje motor, llamándose cabeza de biela.

La biela debe resistir los esfuerzos de compresión que transmite el émbolo y, ademas las fuerzas de inercia, que en los motores de grandes velocidades y de gran diámetro alcanzan niveles a veces superiores a los producidos por la explosión.

La biela debe ser, por tanto, fuerte, pero no pesada, y por esto los constructores prefieren !a de sección de doble T o de corona circular.

El material del que está construida la biela para los motores de aviación es, generalmente de acero estampado al cromo-níquel, de resistencia y resilencia (resistencia al choque).

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En general, la cabeza de la biela está compuesta de dos partes, por razones de montaje de la ' biela sobre el eje motor: la parte inferior, llamada comúnmente sombrero, se une al cuerpo de la biela mediante bulones roscados que deben de ser bien fuertes para resistir los esfuerzos de tracción engendrados por la fuerza centrífuga.

La longitud de la biela suele ser de 1,5 a 2,5 veces el recorrido del émbolo.

La cabeza de la biela gira sobre el eje inotor con la interposición de un cojinete revestido de metal especial de antifricción, que es una aleación que funde a temperaturas relativamente bajas y que está compuesta de zinc, estaño, antimonio y pequeñas cantidades de cobre. La finalidad del metal antifricción en los cojinetes es: disminuir los rozamientos e impedir que sufran las zonas de contacto a temperaturas elevadas que provocarían daños irreparables.

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En numerosos motores, tanto para los cojinetes de biela como para los cojinetes de cárter, se emplea una aleación especial para antifricción denominada metal rosa, formada por un gran porcentaje de cobre y plomo, con características de gran duración y de no resquebrajarse.

En la actualidad se utilizan los cojinetes de rodillos y de agujas, con lo cual el trabajo gastado en los rozamientos disminuye muchísimo, consiguiéndose con ellos aumentar el rendimiento del motor. La forma de disponer estos rodillos o agujas es muy diversa. En general, los

cojinetes tienen un alojamiento o caja donde van colocados convenientemente. Estos cojinetes se construyen de aceros especiales, análogos en su composición al de los órganos entre los cuales han de efectuar su rodamiento.

En los motores de cilindros en línea, cada cabeza de biela está articulada a una manivela del cigüeñal o botón de manivela.

En el caso de motores con cilindros en V o W y en estrella, donde dos o más bielas deben articularse sobre el mismo botón de Inanivela, con una suficiente superficie de apoyo para

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transmitir la presión elevada de la explosión, riace una complicación que los constructores han resuelto de un modo satisfactorio si las bielas que tienen que articular sobre el mismo botón son dos, recurriendo al sistema de biela interna y externa.

Entonces (Figura ? 10) una abraza al botón de manivela y la otra con su cabeza, a modo de tenaza, abraza las partes externas de la primera, la cual está protegida por el metal de antifricción, tanto en el exterior como en el interior.

Ahora bien, este sistema presenta el inconveniente de una lubricación y enfriamiento deficiente del cojinete de la biela interna, puesto que la rotación relativa entre las dos bielas es pequeña y difícilmente el velo de aceite asegura la lubricación, a menos de recurrir a elevadas presiones del aceite en circulación.

Sistema biela-madre y pequeña biela o bieleta: Los constructores prefieren, en general, recurrir a la solución, teóricamente no exacta, de la biela-madre, que abraza directamente el botón de manivela, y de una o más bieletas, cada una de las cuales se articula por medio de un eje a

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Este sistema ha sido adoptado en todos los motores en estrella. La fuerza motriz transmitida por la biela no está dirigida hacia el centro del botón de manivela, y es como si al mecanismo biela-manivela se le hubiera añadido un eje intermedio, de longitud igual a la distancia entre los centros de articulación de la biela-madre a la manivela y el de bieleta a la oreja.

Esta distancia se llama excentricidad y no debe ser grande para no crear esfuerzos laterales de notable valor, que originarían vibraciones. Con este sistema el recorrido de los émbolos,

movidos por las bieletas, es ligeramente diferente del recorrido del émbolo correspondiente a la biela-madre y por esto hay una pequeña diferencia en la relación de compresión de varios cilindros.

Movimiento de la biela-madre y de las bieletas.Se especifica así: El centro de la cabeza de la biela, coincidiendo con el botón de la manivela, describe en su movimiento una circunferencia, mientras el pie de la biela tiene un movimiento rectilíneo alterno.

Un punto cualquiera de la biela tiene un movimiento mixto y el pie describe una curva cerrada que se aproxima a un eclipse.

Deducimos de lo expuesto que mientras el centro de la cabeza de la biela-madre origina un círculo, el centro de articulación de la pequeña biela describe una elipse (Figura ? 12).  

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Si tenemos en cuenta que el diámetro mayor de la elipse resulta superior al de la circunferencia descrita por el centro del botón de la manivela, haciendo la longitud de la pequeña biela, más su excentricidad, igual a la longitud de la biela-madre, tendríamos un recorrido ligeramente diverso en el cilindro en cuyo émbolo se articula la pequeña biela, produciéndose un régimen distinto debido a la diferencia de relación de compresión producida.

Para reducir este inconveniente es necesario hacer más pequeña la bieleta, o, como sucede con frecuencia, variar el ángulo formado por el eje de la biela-madre y la recta que une el centro de articulación de la pequeña biela con el botón de manivela, que debería ser igual al formado entre las dos series de cilindros.

En algunos motores con cilindros en V, el grupo biela-madre y la bieleta tienen

geométricamente la misma longitud. Entonces la recta que pasa por los centros de articulación de la bieleta y de la biela- madre forman, con el eje de esta última, un ángulo de 76°, mientras las filas de cilindros del motor están colocadas a 60° entre sí.

Las bielas en los motores en esfre//a.-Prácticamente, la solución del acoplamiento de las bielas en los motores en estrella, generalmente usadas, es la biela- madre, a la cual vienen a

articularse las bieletas para los émbolos de los otros cilindros (Figura ? 11).

Con tal objeto, la biela-madre presenta una cabeza muy gruesa, en la que se introducen los pernos que hacen de eje de las cabezas de las bieletas. Excepcionalmente, las uniones de las bieletas sobre la cabeza de la biela-madre pueden colocarse de forma que, cuando esta última se encuentra en el punto muerto superior, los ejes de las bieletas pasen por el centro de la manivela.

Esta modalidad específica de acoplamiento de las bielas determina dimensiones exageradas en la cabeza de la biela-madre, por lo que se prefieren las uniones de las bieletas que están distribuidas uniformemente en la cabeza de la biela-madre.

Mediante oportunas variaciones de longitudes de las bieletas, se realiza la corrección de los recorridos de los émbolos a ellas unidos.

Por lo común, en los motores modernos la biela-madre está formada por una pieza (para mayor resistencia de la biela); en este caso, el cigüeñal debe comprender dos partes.

Señalemos que para la lubricación, el aceite que sale del botón de manivela, después de haber lubricado el cojinete de la biela, va a lubricar los cojinetes de las bieletas, alcanzando mayor eficacia

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