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Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 1 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez Capítulo 2. Máquinas Alternativas Piezas de una máquina alternativa Principales piezas en movimiento (ma , Ia) Pistón Biela Cigüeñal Válvulas Levas y eje de levas Pistón masa equivalente que sólo se traslada Cigüeñal sólo rota tiene una forma particular para compensar las fuerzas centrípetas Biela rota y se traslada (E) Exhaust camshaft (I) Intake camshaft (S) Spark plug (V) Valves (P) Piston (R) Connecting rod (C) Crankshaft (W) Water jacket for coolant flow. http://ezpistontool.com/Portals/0/Images/Four _stroke_engine_diagram.jpg http://en.wikipedia.org/wiki/Camshaft http://en.wikipedia.org/wiki/Spark_plug http://en.wikipedia.org/wiki/Spark_plug http://en.wikipedia.org/wiki/Spark_plug http://en.wikipedia.org/wiki/Poppet_valve http://en.wikipedia.org/wiki/Connecting_rod http://en.wikipedia.org/wiki/Connecting_rod http://en.wikipedia.org/wiki/Connecting_rod http://en.wikipedia.org/wiki/Crankshaft Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 2 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez Biela masas dinámicamente equivalentes: una rota, la otra se traslada Para que sean equivalentes: Igual masa Igual centro de masa Igual momento de inercia Análisis cinemático Debo conocer la posición de las masas del sistema m ll l m ba b a ball m I m ll l m ba a b Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 3 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez Suposición velocidad angular constante 0 0cos2 2 222 cbxax lrxrx cos2222 rxxrl 222 1coscos lrrx 222 sincos rlrx 2 4cos4cos2 2222 lrrr x 2cos 4 1 cos 4 1 22 l r r l r lx t t l r tr l r lx 2cos 4 1 cos 4 1 22 t l r trx 2sin 2 1 sin 2 t l r trx 2coscos2 Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 4 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez Fuerza de inercia Torque de inercia )3sin( 2 3 )2sin()sin( 2 )( 2 1 )2cos( 3 )cos( 2 )sin()( 22 2 2 2 t l r tt l r rmmT t l r t l r trmmT bpi bpi Ciclo de los gases Debo conocer la posición de las masas del sistema 2 0 2coscos rt l r tmmxmmf bpbpB Trabajo: Expansión Compresión Expulsión Admisión Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 5 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez Motores con varios cilindros Para obtener mayor potencia y torque, se utilizan varios pistones conectados a un mismo cigüeñal, dependiendo de la forma en que se ubican los pistones podemos clasificar los motores como: en línea en V de cilindros opuestos en estrella etc. Fuerzas y cuplas de Trepidación Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 6 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez 1 2 2 )2cos()cos()( )2cos()cos()( jj n j jjbpT bpT l r rmmF l r rmmF )2sin()2sin()2cos()2cos( )sin()sin()cos()cos()( )22cos()cos()( 11 11 2 11 2 jj n j jjbpT n j jjbpT l r rmmF l r rmmF Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 7 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez n j j n j jbpT n j j n j jbpT TTT rmm l r F rmmF FFF )2sin()2sin()2cos()2cos()( )sin()sin()cos()cos()( 11 2 11 2 Si logramos que las sumatorias sean iguales a cero, entonces las fuerzas de trepidación serán iguales a cero para cualquier En un motor en línea el valor de las sumatorias depende sólo de la geometría del cigüeñal 1 2 2 )2cos()cos()( )2cos()cos()( jj n j jjbpjT bpT l r rmmaC l r rmmaC )2sin()2sin()2cos()2cos( )sin()sin()cos()cos()( )22cos()cos()( 11 11 2 11 2 jj n j jjbpjT n j jjbpjT l r rmmaC l r rmmaC n j jj n j jjbp n j jj n j jjbpT aarmm l r aarmmC )2sin()sin()2cos()2cos()( )sin()sin()cos()cos()( 11 2 11 2 n j jj n j jjbpT n j jj n j jjbpT TTT aarmm l r C aarmmC CCC )2sin()sin()2cos()2cos()( )sin()sin()cos()cos()( 11 2 11 2 Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 8 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez 0400 0101º0 0101º180 0101º180 0101º0 )2sin()2cos()sin()cos( jjjjj n j j n j j n j j n j j 0)2sin(4)2cos( 0)sin(0)cos( Sistemas Mecánicos 541207 – Máquinas Alternativas – Página 9 de 9 Universidad de Concepción – Departamento de Ingeniería Mecánica – Prof. Cristian Rodríguez 0600 03033º0 02022º180 00º180 00000º0 )2sin()2cos()sin()cos( a aaa aaa aaa aaaaa jjjjjjjjjj n j jj n j jj n j jj n j jj aaa aa 0)2sin(6)2cos( 0)sin(0)cos( )2cos()(4 1 2 rmm l r F bpT )2cos()(6 1 2 rmm l r aC bpT T T T F C dFF ad rmm l r a rmm l r a d bp bp 2 3 )2cos()(4 )2cos()(6 1 2 1 2
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