ÁRBOL DE LEVAS

“UNIVERSIDAD CESAR VALLEJO” Ing. Mecánica

ÁRBOL DE LEVAS

Comúnmente llamado "árbol caliente......." aunque no veo la razón, ni se calienta mas que otra parte del motor o le sube la temperatura por su acción directa, cuando un motor esta modificado le llaman "caliente" quizá porque tradicionalmente los preparadores elevan la compresión (no es regla), y así la temperatura del motor.

Esta pieza debe estar calculada en conjunto con las demás partes con las que se configura un motor, se relaciona directamente con la cilindrada, tamaño de válvulas, tipo de puertos, carburación, etc.

Este componente esta engranado directamente al cigüeñal (la columna vertebral del motor) por medio de un juego de engranes, el árbol tiene como función secundaria hacer girar directamente la bomba de aceite.

En la foto superior se ilustra un juego de engranes rectos, el pequeño del cigüeñal, el grande del el Árbol.

Ing. Elmer Bazán Córdova 1 Proyecto Integrador


Engrane Especial Engrane Original.

Con los árboles de alto rendimiento se tiene que instalar un engrane especial (izq.), debido que el anterior es diferente y esta remachado al árbol original. (Der)

Un Árbol de Levas tiene por función abrir la válvula por medio de una "leva" y mantenerla así durante el tiempo necesario para que entre o salga la mezcla aire-gas al cilindro donde se realizará la combustión

Básicamente hay 2 características a medir de la leva

El levante y la duración.

Para este primer punto y dependiendo de este, se tiene que rebajar la cabeza original en la zona de la guía de la válvula. Esto es para que no colapse con el retenedor del resorte antes de efectuar toda su carrera respecto al levante del árbol causando daños a la leva o a otros componentes del motor.

Los árboles de levas son una pieza esencial del motor y se relaciona con otras de igual importancia, como es directamente con los Buzos y por medio de las varillas con los Balancines, que aunque están un poco retirados interactúan directamente con relación a la leva del árbol

BuzosEste componente va alojado en una cavidad especial del monoblock, existen 2 tipos diferentes de buzos,



los mecánicos y los hidráulicos para cada uno de ellos varia el tipo de monoblock en el que se deben instalar.

Los buzos hidráulicos deben su nombre al hecho de utilizar el aceite del motor para Llenar su cavidad interna y mantener contacto permanente con las levas durante todo su recorrido, los buzos mecánicos deben calibrarse periódicamente aunque funcionen de similar forma.

Existen en el mercado buzos especiales para árboles de mayor levante que los originales, son de material más resistentes y ligeros, tienen la cabeza más chaparrita para contrarrestar la altura de la leva sin tener que modificar el monoblock.

Cuando se instalan buzos originales con árboles de alto levante, se debe rebajar un poco el monoblock e instalar un casquillo de bronce, (este refuerza el block), cuando el motor debe sufrir grandes cargas de trabajo es recomendable instalarlos aun con buzos chaparros.



Los buzos tienen como función de empujar la varilla de acuerdo con la configuración de la leva enviándola hacia el brazo del balancín. (Para más información sobre las varillas, consultar sección de válvulas en complemento de resorte).

El brazo del balancín se encuentra fijo en un eje por el centro, recibe la orden por el extremo inferior y la transmite por el otro extremo empujando la válvula para así abrirla.

BalancinesEl brazo del balancín puede cambiar en la relación de su radio de acción, existen varios tipos en el mercado, aumentan el efecto de la leva en la proporción para que fueron fabricados incluso existen árboles de levas específicos para cada tipo de balancín. Brazo con punta "pata de elefante"



Los tipos de Balancín más comerciales son:

Balancines de 1.1:1 (Originales) Balancines de 1.1:1 Rígidos

Balancines de 1.25:1

Balancines de 1.4:1

Balancines de 1.5:1

1. Brazo para la válvula de Escape 2. Brazo para la válvula de Admisión

3. Base.

4. Tuerca

5. Separador (se cambian para alinear el brazo a la válvula)

6. Ajustador ó calibrador para puntería.



7. Cuerpo central

Alineación

Los balancines se deben alinear como la grafica de la izquierda, al estar un poco desfasados hacen rotar la válvula en cada acción, esto es importante para conservar lubricada la guía de la misma válvula y evitar daños.

El espacio que queda entre el ajustador y la válvula se debe calibrar periódicamente en el caso de los buzos mecánicos a 0.005 milésimas interponiendo un calibrador de lainas y girando el ajustador marcado con el # 6 (imagen izq. superior).

Altura

1. Tuerca de sujeción 2. Eje de Balancín

3. Base.



4. Tornillo de la cabeza

5. Cabeza

Como en la imagen de la izquierda se debe comprobar con un micrómetro que el dato del levante de nuestro árbol se aplique en la válvula, Si el balancín es de radio desfasado hay que considerarlo al hacer las operaciones.

*El grosor de la rondana de ajuste combinado con el largo de las varillas BUZO-BALANCÍN, es parte de la geometría del motor, que recortando el largo por tan solo milésimas, cambia la posición del ajustador de acuerdo con el eje de la válvula, (ver imágenes inferiores)

Todo esto se prepara con un micrómetro y en relación de los datos del árbol teniendo que quedar el balancín en la posición correcta en la mitad de la carrera del levante del árbol.



Incorrecto Correcto

Cuando la geometría del motor no queda correctamente, causa que suenen las punterías y hasta que se rompa un brazo del balancín, por esto te siempre te recomendamos que esto sea calculado y armado por un experto en el ramo

Geometría de Lóbulos de Levas

• Tipo Circular: las válvulas abren y cierran a velocidad moderada.• Tipo Tangencial: las válvulas abren a mayor aceleración.• Tipo Aceleración Constante: las válvulas se abren y cierran acelerando uniformemente.

¿Cómo Opera el Eje de Levas para Competencia?

Se abre la válvula de admisión antes que finalice la carrera de escape, (avance de apertura de admisión). En ese momento la inercia de los gases quemados que aun salen por el escape, contribuyen a que la mezcla fresca ingrese con rapide z al cilindro, (barrido).

Los grados de giro durante el cual la válvula de escape se mantiene



abierta en carrera de admisión se conocen como retraso de cierre de escape.

Se cierra la válvula de admisión después de iniciada la carrera de compresión, (retraso de cierre de admisión). En el inicio de la carrera de compresión aun existe vacío y la mezcla fresca sigue llenando el cilindro por algunos grados más de giro del cigüeñal.

Se abre la válvula de escape antes que termine la carrera de expansión, (avance de apertura de escape). Al final de la carrera de expansión aun queda presión en el cilindro. Al abrir la válvula de escape anticipadamente se sacrifica un poco de fuerza pero se reduce la contra presión que se opone a la subida del émbolo en su carrera de escape.

Modificación de Levas

Cuando la alzada de los camones del eje de levas aumentan se consigue una apertura de válvulas mayor y con ello una disminución de la resistencia al flujo de los gases. Sin embargo el aumento de alzada trae consigo la generación de vibraciones en el tren de mando de las válvulas que altera el sincronismo del motor. Para contrarrestar este problema, el eje de levas se diseña de manera que las válvulas abran y cierren lo más lentamente posible. Para ello se requiere extender al máximo la permanencia de apertura, es decir el largo del perímetro del camón. El cruce de válvulas permite extender el tiempo de apertura por algunos grados más de giro, disminuyendo así la velocidad angular con que el alza válvulas se desplaza sobre la superficie de la leva.

Vea en la próxima página la diferencia entre leva estándar y de competencia.

Características constructivas del árbol de levas.

Los árboles de levas utilizados en auto motivación se obtienen por moldeo en coquilla. El material empleado en la fundición aleada con cilicio, manganeso, cobre y cromo. Después de mecanizados en maquinas especiales, se templen por flameado, que consistes en calentar las levas, las muñequillas, la excéntrica y el piñón mediante las llamas de unos sopletes a las vez que gira el árbol en un soporte, y una vez alcanzada la temperatura de temple, se enfrían rápidamente con aire. El acabado final se logra con el rectificado de las zonas de rozamiento.



Mando del árbol de levas:

El movimiento giratorio del árbol de levas es transmitido desde el cigüeñal. Como tiene que estar constantemente cincronizado con el, la transmisión se realiza por ruedas dentadas para que no halla deslizamiento que los desfasen.

La primera rueda esta montada, normalmente, en el extremo anterior del cigüeñal y la ultima en el extremo del árbol de levas. Sea cual fuere el tipo de transmisión, la rueda de árbol de levas tiene que tener el doble de números de dientes, o lo que es lo mismos doble diámetro que la del cigüeñal, para que gire a la mitad de revoluciones que él. La transmisión de movimiento entre el piñón del cigüeñal (en un engranaje se llama piñón a la rueda mas pequeña y rueda o corona a la mayor) y la rueda del árbol de levas, se puede hacer mediante el engranaje directo o con interposición de otras ruedas, por medio de una cadena o por una correa dentada. La forma de los dientas de las ruedas es diferente en cada caso.




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