Extracto del curso de Racingteachers

En este ejemplo 138 gramos es peso total de: pistón, aro, bulón, gabia y los clips.

Es importante contar siempre con un cigüeñal perfectamente equilibrado para obtenerla mayor Potencia, la mejor aceleración y las mínimas vibraciones, ya que estasdesestabilizan los componentes. Los problemas que causan las vibraciones quitanrendimiento a al carburación, descomponiendo el atomizado, tan importante para unaoptima combustión.El equilibrado estático es tal vez el más importante porque se encarga de ajustar lospesos rotativos y alternos del conjunto cigüeñal biela y pistón.Por regla general en los motores monocilíndricos el peso equilibrante en el cigüeñaldebe estar en un porcentaje de entre el 50 y 60 por ciento del peso alternativo.Se llama peso alternativo al peso en Kilogramos del pistón con los aros, bulón, gabia yclips, mas el peso alterno de la biela, medido desde su centro de gravedad.Es fácil entender que el conjunto de biela-pistón crea un desequilibrio dado que alternasu movimiento. También debemos entender que el peso de la biela se reparte en unaparte rotativa y otra alterna. La suma del peso alterno pistón-biela forma un valor delcual obtendremos el peso equilibrante que debe tener las pesas del cigüeñal.

Para comenzar el cálculo primero pesemos el conjunto del pistón.

Ahora pesaremos la biela marcando primero su mitadpara pesarla en equilibrio desde el centro de gravedad.

Si solo pudiésemos medirla montada en el cigüeñal bastará con equilibrarlaexactamente con el plato de la balanza. O sea, la línea del centro de la biela debe estar

perfectamente paralela al plano del plato de la báscula.

En este caso el peso alterno de la biela es de 37 gramos.Pesando la biela desmontada del cigüeñal comprobamos que el peso rotativo

corresponde al 39% del peso total.La descomposición del peso de esta biela es de:

Peso total: 95 gramos.Peso alterno: 37 gramos.Peso rotativo: 58 gramos.

El peso alterno de este motor es de:

Peso alterno de biela: 37 gramos.Peso conjunto pistón: 138 gramos.

Peso alterno total: 175 gramos.

Ahora mediremos el peso que acusa en el cigüeñallos dos contrapesos de los volantes o mitades.

Debemos tener en cuenta que encontraremos diferentes diseños en el los volantes delcigüeñal y recordemos que alterar ya sea quitando, agregando o reemplazando porotro el material, alteraremos no solo el equilibrio de los pesos, sino que también el

efecto de bombeo del carter, la velocidad del flujo en los transfer y la R.C.P. ó relaciónde compresión primaria que trataremos mas adelante.

Para medir esta diferencia de peso el las mitades del cigüeñal debemos disponer delútil de equilibrado que se muestra debajo, que esta compuesto por cuatro discos

rotantes paralelos en parejas entre si, montados en rodamientos y alienados de paraque formen una bancada paralela.

Si colocamos el cigüeñal en el apoyo de los cojinetes sobre los discos, como se apreciaen la foto superior, por el efecto de las pesas, la biela se colocará en la posición de pmi

de pistón.

Colocando un peso en el pie de la bielael cigüeñal girara exactamente180 grados colocando la bielaen la posición pms de pistón.

Este peso agregado y en equilibriocorresponde al la diferencia de pesosque tienen los volantes del cigüeñal

y es llamado peso equilibrante estático,que como ya hemos visto,corresponde a un valor de,

según el grado de equilibrio,entre 50 y 60 % del peso alterno.

La mejor manera de agregar pesosin pasarse es utilizando un recipiente

con liquido sujeto en forma biencentrada en el pie de la biela.

En este ejemplo del cigüeñal de un motor parrilla de karting, para poder cambiar laposición de la biela de pmi de pistón a pms, agregamos de peso sobre la biela.

El peso agregado aquí fue de 88 gramos.Es importante realizar este trabajo con cuidado ya que debemos poner la pesa mínima

necesaria para bajar la biela y detenerla en el punto de equilibrio. De allí es que unrecipiente con agua es un modo fácil de agregar y sacar peso.

Para calcular el porcentaje de equilibrio de este motorrealizaremos una simple regla de tres:

Peso alterno: 175g.

Peso equilibrante estático del cigüeñal: 88gr.

88 x 100 / 175 = 50,2

Por lo tanto en este cigüeñal

cuenta con un balance de 50,2%

 

En el recuadro se observa como cambiandoel peso alterno en 10 gramos, inevitablemente

desbalanceamos el conjunto, esto es algoque naturalmente ocurre cuando en un motorcon un mismo cigüeñal montamos un pistón

de diámetro mayor para aumentar la cilindrada.

Primero veremos que la fuerza equilibradano produce vibraciones que afecten la potencia

del motor, este equilibrio esta representadopor un dibujo circular que indica que

la fuerza horizontal y verticalson del mismo valor.

Se observa que con 10 gramos más depistón el empuje desequilibrante

aumenta en forma vertical dejandoun equilibrio de 47,5%.

Personalmente en motores Racing, busco un equilibrio estático entre 50 y 52%.Un motor bien balanceado, sube a mayor número de revoluciones,

acelerando más rápido, ganando Potencia.

Cuando la fuerza vertical aumenta la biela sufre estiramientosy si se trata de una biela rebajada, mejorada aerodinámicamente,

en altas revoluciones puede producir roturas por corte.

Con 10 gramos menos de peso alternativo obtenemos53% de equilibrio, en la tabla se observa que la

fuerza horizontal es dominante.

Esta vibración lateral si es grande, descompone la atomizaciónde la mezcla, además de perder Potencia debido al desequilibrio.

Encontraremos motores de serie que trabajan en posición horizontal,como en los scooters, donde el fabricante diseña el cigüeñal conun desequilibrio horizontal a propósito, porque a pesar de perder

un porcentaje de potencia, puede fácilmente, con tensores,sobres los que va colgado el motor, evitar que las vibraciones,

sobre todo en ralentí, se noten haciendo vibrar al vehículo.

Para un motor de serie siempre es mejor decantarse por un pocode desequilibrio horizontal, dado que este es menos

molesto y no daña los componentes rotantes como los cojinetes.

Resumiendo siempre es conveniente calcular y mejorar el equilibrioestático del cigüeñal. Actualmente encontramos en motores de 125ccen adelante eje de balance. Las ventajas montar eje de balance son:

que se puede diseñar el cárter con el volumen ideal para unabuena relación de compresión primaria R.C.P., volantes más pequeños

trabajan con rodamientos más pequeños = menos peso e inercias,(aunque más peso total) se eliminan totalmente las vibracionesde alta frecuencia que afectan la homogeneización de la mezcla.

Y como es sabido siempre en todos los motores monocilindricospor mejor equilibrados que estén siempre, en determinados

regímenes hay vibraciones parasitarias cuando el peso alterno supera los 180 gramos.

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