Un árbol de levas con varilla de empuje es un componente crítico en muchos motores de combustión interna, especialmente aquellos con un sistema de tren de válvulas basado en varilla de empuje. Como proveedor de árboles de levas, he tenido el privilegio de profundizar en las complejidades de cómo funcionan estas fascinantes piezas. En este blog, explicaré el principio de funcionamiento de un árbol de levas con varilla de empuje, desde su estructura básica hasta su papel en el funcionamiento del motor.
Estructura básica de un árbol de levas con varilla de empuje
El árbol de levas de la varilla de empuje generalmente se encuentra en el bloque del motor, debajo de la culata. Es un eje largo y cilíndrico con una serie de lóbulos o levas mecanizados a lo largo de su longitud. Cada lóbulo está cuidadosamente diseñado con un perfil específico que determina el tiempo de apertura y cierre, la elevación y la duración de las válvulas del motor.
El árbol de levas es impulsado por el cigüeñal del motor a través de una cadena de distribución, una correa de distribución o engranajes. La relación entre el árbol de levas y el cigüeñal suele ser de 1:2, lo que significa que el árbol de levas gira a la mitad de la velocidad del cigüeñal. Esto se debe a que el ciclo del motor de cuatro tiempos (admisión, compresión, potencia y escape) requiere dos rotaciones completas del cigüeñal para un ciclo completo, mientras que el árbol de levas solo necesita girar una vez para abrir y cerrar las válvulas en los momentos apropiados.
El papel de los lóbulos de leva
Los lóbulos de las levas son el corazón del árbol de levas de la varilla de empuje. Su forma y tamaño están diseñados con precisión para controlar el movimiento de las válvulas del motor. Cuando el árbol de levas gira, los lóbulos entran en contacto con los elevadores (también conocidos como taqués). A medida que el lóbulo gira, empuja el elevador hacia arriba.
Hay dos tipos principales de elevadores: elevadores sólidos y elevadores hidráulicos. Los elevadores sólidos son componentes mecánicos simples que requieren ajustes periódicos para mantener la holgura correcta de las válvulas. Los elevadores hidráulicos, por otro lado, utilizan la presión del aceite para ajustar automáticamente la holgura de la válvula, eliminando la necesidad de ajuste manual.
El movimiento ascendente del elevador se transfiere a la varilla de empuje. La varilla de empuje es una varilla larga y delgada que va desde el elevador hasta el balancín en la culata. A medida que la varilla de empuje sube, empuja un extremo del balancín.
El funcionamiento del balancín y la válvula
El balancín es una palanca pivotante que se encuentra en la culata. Cuando la varilla de empuje empuja un extremo del balancín, el balancín gira alrededor de su punto de apoyo. Esto hace que el otro extremo del balancín empuje hacia abajo el vástago de la válvula, abriendo la válvula.
La apertura y cierre de las válvulas son cruciales para el funcionamiento del motor. Durante la carrera de admisión, la válvula de admisión se abre para permitir que la mezcla de aire y combustible ingrese a la cámara de combustión. Durante la carrera de escape, la válvula de escape se abre para permitir que los gases quemados salgan de la cámara.
La forma del lóbulo de la leva determina la elevación de la válvula (hasta qué punto se abre la válvula) y la duración de la válvula (cuánto tiempo permanece abierta). Un lóbulo de leva de elevación alta abrirá aún más la válvula, permitiendo que entre más mezcla de aire y combustible a la cámara de combustión, lo que puede aumentar la potencia de salida del motor. Un lóbulo de leva de mayor duración mantendrá la válvula abierta durante más tiempo, lo que también puede mejorar el rendimiento del motor a altas RPM.
Ventajas de los sistemas de árbol de levas con varilla de empuje
Los sistemas de árbol de levas con varilla de empuje tienen varias ventajas. Una de las principales ventajas es su diseño compacto. Dado que el árbol de levas está ubicado en el bloque del motor, se puede reducir la altura total del motor, lo que resulta beneficioso para vehículos con espacio limitado en el compartimento del motor.
Otra ventaja es la simplicidad del sistema de varilla de empuje. Hay menos piezas móviles en comparación con los sistemas de árbol de levas en cabeza (OHC), lo que puede reducir el costo de fabricación y mantenimiento. Además, los motores de varilla de empuje a menudo pueden producir un par elevado a bajas RPM, lo que los hace adecuados para aplicaciones como camionetas y SUV.
Aplicaciones y nuestra oferta de productos
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Importancia de la calidad en los árboles de levas
La calidad de un árbol de levas es de suma importancia. Un árbol de levas mal fabricado puede provocar una variedad de problemas, como ralentí brusco, reducción de potencia y aumento del consumo de combustible. En nuestra empresa utilizamos materiales de alta calidad y procesos de fabricación avanzados para garantizar que nuestros árboles de levas cumplan con los más altos estándares de calidad.
Comenzamos seleccionando los materiales adecuados, como acero o aleación de alta calidad, que puedan soportar las altas tensiones y temperaturas dentro del motor. Luego, utilizamos técnicas de mecanizado de precisión para crear los lóbulos de las levas con el perfil y las dimensiones exactas requeridas para cada modelo de motor. Finalmente, realizamos rigurosos controles de calidad para garantizar que cada árbol de levas cumpla con nuestros estrictos criterios de calidad antes de salir de nuestra fábrica.
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Referencias
- Heywood, JB (1988). Fundamentos del motor de combustión interna. McGraw-Hill.
- Taylor, CF (1985). El motor de combustión interna en teoría y práctica. Prensa del MIT.