VictorR100T dijo:
Nos quedan por estudiar los posbles efectos que se derivan de que los cilindros no se encuentran en el mismo plano vertical.
Si las masas que forman las bielas y pistones no estuvieran contrapesadas en el cigüeñal, aparecería un claro par de fuerzas de sentidos alternativos en torno al eje vertical teórico que pasa por el punto equidistante a los planos verticales de los cilindros.
Pero el cigüeñal dispone de contrapesos. ¿Existe entonces esa vibración en torno al eje vertical?
El contrapeso de cada biela y pistón hacen un movimiento en sentido contrario de derecha a izquierda, pero al contrario que el pistón y también biela en parte, que se mueven linealmente; el contrapeso descrive un movimiento giratorio; por lo que también posee un movimiento arriba abajo que esta vez no hay nada que lo compense.
Esto ha de provocar una oscilación del par de fuerzas en torno a ese punto equidistante marcado en el dibujo aunque en el eje horizontal transversal.
Sólo estoy improvisando mis conjeturas; y por supuesto, invito a quien tenga otras ideas o conocimientos contrarios a estas ideas a que me contradiga. Yo no soy ningún ingeniero de automoción y sólo tengo conocimientos básicos de física; y eso sí, me gustaría aprender más.
Saludos.
¡Arduo tema el del equilibrado de motores y de maquinaria en general!
VictorR100T, lo que planteas es un problema de dificil resolución. Normalmente se adoptan soluciones de compromiso, que mitigan las vibraciones lo suficiente para garantizar ausencia de averías y comodidad de uso, pero evitando en lo posible la incorporación de masas en movimiento, que complican el funcionamiento, aumentan el peso, y las inercias (bueno para el par motor, pero malo para las recuperaciones).
En el funcionamiento del motor, los pistones (movimiento rectilíneo alternativo) producen un desequilibrio que ha de ser compensado con contrapesos en ell cigüeñal para evitar que se generen vibraciones perjudiciales. Por otro lado, el movimiento giratorio del cigüeñaly de la cabeza de biela también produce un desequilibrio que se traduce en vibración.
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/a/a6/4-Stroke-Engine.gif
Cuando el pistón desacelera mientras se aproxima al p.m.s. (Punto Muerto Superior o posición de volumen mínimo en el cilindro), la fuerza de inercia actuante empuja al propio motor hacia arriba, mientras que cuando el pistón se acerca al p.m.i. (punto muerto inferior - volumen máximo), el empuje se manifiesta hacia abajo. Esto produce una vibración, denominada DESEQUILIBRIO PRIMARIO, explicado para un motor como el de la animación. En los motores boxer (cilindros enfrentados, número par), este desequilibrio es mucho menos acusado que en las configutaciones en línea, porque el cigüeñal está calado a 180º y los pistones salen o entran simétricamente, por lo que se contrarrestan las inercias.
No obstante, en la mitad de la carrera del pistón, la cabeza de la biela (la parte unida al codo o muñequilla del cigüeñal) está en su posición más alejada del eje de deslizamiento del pistón, es como si hiciera un movimiento "cruzado" con el del pistón, produciendo el DESEQUILIBRIO SECUNDARIO. Este desequilibrio resulta aún mayor por el giro de los contrapesos del cigüeñal colocados para reducir el desequilibrio primario. En los motores en línea, los contrapesos se diseñan con una masa mitad que la del pistón en movimiento alternativo; de esta forma, el motor no está tan equilibrado en los p.m.s. y p.m.i., pero no queda tan desequilibrado en la mitad de la carrera. De nuevo, en los motores boxer calados a 180º, se producen inercias contrapuestas, de igual magnitud y sentido contrario en cada instante, por lo que se anulan.
Lo que no se puede evitar en los motores boxer de dos ccilindros, es el efecto que apunta VictorR100T, y es que las fuerzas de inercia producidas en cada cilindro (pistón-biela-codo-contrapeso), aunque son de igual magnitud y de sentido contrario en cada instante, ACTÚAN EN PLANOS DISTINTOS, generando un par de fuerzas o momento que no está equilibrado, por lo que en cada instante, existe un desequilibrio en el motor (cuya dirección describiría una figura parecida al hiperboloide, o al diábolo, para entendernos).
Existen otros elementos que introducen vibraciones, como el cigúeñal, que produce efectos elásticos como si fuera un muelle en las explosiones y en las compresiones, las levas girando, las varillas, los balancines, las válvulas, ....
Existen igualmente soluciones para corregir el desequilibrio secundario, el principal es el volante de inercia, que además de suavizar la velocidad de giro del motor y redondear el funcionamiento, produce un efecto giroscópico debido a su masa, que mitiga en parte las vibraciones. Otras soluciones pueden ser árboles de equilibrado contrarrotantes, girando a doble velocidad que la del motor, anclajes elásticos, etc. etc. que no es plan de enrrollarse.
Esto es tema obligado de estudio en varias ramas de la ingeniería (mecánica, aeronáutica, naval...). Normalmente se estudia en asignaturas de motores, o en cinemática y dinámica de máquinas.
www.ujaen.es/serv/vicord/secretariado/secplan/epsl/5500/Programa_5500_5456.pdf
www.eup.us.es/portada/infgen/programas/plan2001/mecanica/segundo/cidinma.doc
Otro enlace de interés:
www.narcenatur.com/marauderos/ficheros/motociclismo_tecnica_cap5(1896).pdf
Para quien quiera profundizar, hay un libro muy bueno que se entiende muy bien, a nivel de FP:
Ed.: Thomson-Paraninfo
Título: Técnica del Automóvil. Motores
ISBN – 8497321065
Precio: 38,80€ IVA incl.
Y para los masocas ;D:
LAMADRID, A. de y CORRAL, A.: Cinemática y Dinámica de Máquinas.
Sección de publicaciones. E. T. S. Ingenieros Industriales. U. P. M 2003.
SHIGLLEY, J. E. y UICLER, J. J.: Teoría de Máquinas y Mecanismos.
McGraw-Hill. 1983.
BEER, JOHNSTON,: Mecánica vectorial para ingenieros, sexta ed., Tomo 1: Estática, Tomo 2: Dinámica
McGraw-Hill.
;D ;D ;D ;D ;D ;D ;D ;D
.........
:-?
No obstante, las vibraciones no fueron el motivo por el que empezó este post. El motivo fue el giro "a la derecha" que experimenta KodiaK cuando acelera su preciosa R850R, cosa que no tiene nada que ver con lo expuesto antes.
Este fenómeno ya se ha comentado otras veces (Retiembla el motor BMW, de 07-11-2006), y tiene que ver con EL PRINCIPIO DE CONSERVACIÓN DE LA CANTIDAD DE MOVIMIENTO, según el cual, si no actúa ninguna fuerza externa sobre la moto, ésta tiende a mantener su cantidad de movimiento, que es cero, por lo que, si el motor acelera su giro hacia la izquierda, al acelerar de repente, la moto necesariamente tiende a girar hacia la derecha, con una velocidad relacionada con la del motor multiplicada por la relación entre la masa del cigúeñal (muy pequeña) y la masa de la moto + el conductor (muy grande).

Bueno, pues ya está bien por hoy, que mañana hay que currelar.
Saludos
