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La biela es la encargada de transmitir la fuerza de la explosión desde la parte superior del pistón hasta la muñequilla correspondiente del cigüeñal. Por este motivo se encuentra siempre muy sometida a un movimiento complejo y repetitivo, pues su parte superior, o pie de biela, ha de seguir el movimiento rectilíneo alternativo del pistón, mientras que la parte inferior, o cabeza de biela, está sometida al movimiento de traslación de la manivela alrededor del eje del cigüeñal.
Como consecuencia de todo ello, el cojinete articulado a la manivela, o sea, el de la cabeza de biela, sufre un frotamiento más enérgico, ya que la combinación de ambos movimientos da como resultado un frotamiento continuo sobre la muñequilla del cigüeñal donde está atada la cabeza de biela. En cambio, el cojinete superior, o de pie de biela, está simplemente trabajando con un movimiento pendular alrededor de un eje, que es el bulón del pistón, y sometido a su vez a un movimiento de vaivén.
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Ambos cojinetes de biela están presionados por la fuerza de la explosión, muy variable en intensidad a medida que el pistón desciende, y de dirección también cambiante a causa de las diferentes inclinaciones de la biela durante el desarrollo de una vuelta completa del cigüeñal. En todas las figuras están representadas las fuerzas a partir de A y de B a que están sometidas estos cojinetes. Como la fuerza más importante es la procedente de la explosión, y ésta es de arriba abajo (suponiendo el motor vertical), ambos cojinetes de biela se desgastan más por su parte superior, resultando ovalizados al cabo del tiempo, sobre todo si falla el engrase.
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En cuanto a los cojinetes del bloque situados en la bancada, que sirven de apoyo al cigüeñal, se encuentran sometidos al movimiento de rotación de éste. Los esfuerzos son también muy variables en magnitud y en dirección. A diferencia de los cojinetes de biela, que transmiten la fuerza de la explosión, los de apoyo del cigüeñal reciben esta fuerza, y de aquí que en estos cojinetes el desgaste sea mayor hacia la parte inferior y más bien hacia el lado derecho si suponemos que la fuerza de la explosión produce un empuje del eje del cigüeñal hacia ese lado.
Todos los cojinetes se desgastan en mayor proporción que el eje que sobre ellos se apoya, como son el bulón, al que se articula el pie de biela, la manivela a la que se articula la cabeza de biela, llamada muñequilla de biela, y el eje del cigüeñal apoyado en el cojinete del bloque en la bancada, llamada también muñequilla de bancada. La razón de ello es que los cojinetes se fabrican en aleaciones más blandas, mientras que los ejes son de aceros duros y de gran resistencia al desgaste por adición de otros elementos, tales como el cromo, tungsteno, etc. Esto es conveniente, pues el cojinete resulta de más fácil y menos costosa sustitución que su eje respectivo, principalmente el cigüeñal.
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Con el tiempo estos cojinetes sufren también desgaste y van teniendo una ovalización apreciable. Los bulones desgastados se sustituyen por otros, pero el cigüeñal, por ser costoso, puede tornearse con precisión en máquinas rectificadoras especiales. La comprobación de la ovalización de las muñequillas de bancada y de biela se realiza con medidores llamados tornillos centesimales (mal llamados micrómetros, pues no miden micras, sino centésimas de milímetros). Si se comprueba que la diferencia de diámetros en las distintas posiciones es mayor que unas 7 centésimas de milímetro, debe procederse al rectificado.
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Detalle del paso del aceite entre la superficie del eje E y la de su respectivo cojinete C (holgura muy exagerada)
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Rectificadora de cigüeñales trabajando con un cigüeñal de un motor de 6 cilindros. Obsérvese la gran muela giratoria en el centro de la fotografía, encargada de cilindrar de nuevo la muñequilla colocada frente a ella.
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Entre todo eje y su respectivo cojinete ha de existir una holgura de unas pocas centésimas de milímetro, indispensable para que entre ambas superficies frotantes pueda interponerse la película de aceite necesaria para su lubricación, que es lo mismo que para protegerlas del desgaste, ya que su contacto no debe ser directo, metal con metal. El lubricante ha de reunir ciertas cualidades para que pueda cumplir su cometido, como es la untuosidad (propiedad de adherirse a las superficies metálicas); viscosidad (ha de poder adelgazarse en películas delgadísimas cuando se halla sometido a considerables esfuerzos, pero sin llegar a romper esa película fina de aceite); fluidez, para poder circular entre ese huelgo de unas pocas centésimas. El aceite ha de pasar entre el eje y su asiento o cojinete gracias al giro de ese eje, que permite distribuir uniformemente toda la película entre las dos piezas y permitiendo que el eje flote en una especie de colchón de aceite, reforzando este efecto por la presión del aceite, que en condiciones normales ya se eleva a 4 kg / cm2.
En el caso de las muñequillas de bancada y biela, además del movimiento de rotación del eje, existe una variación en la dirección de la fuerza que aplica una contra otra las superficies del eje y cojinete, por lo cual la superficie de contacto entre ambas va variando de posición, tal y como indica la figura de abajo. Otro tanto sucede entre el bulón y el cojinete de pie de biela.
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Para conseguir esta holgura entre un eje y su cojinete los diámetros han de ser distintos. Así, al aplicar una fuerza que comprima uno contra otro, originará un descentramiento entre ellos pequeñísimo, pero real. Así resultará que el apoyo entre uno y otro no se producirá en sus superficies. Si el ajuste es perfecto y la holgura muy pequeña, puede lograrse una superficie de contacto del 75 % del total. A medida que el desgaste va aumentando el huelgo, la superficie de contacto se va haciendo cada vez menor; pero a medida que la superficie sea menor, la fuerza que tiene que soportar cada milímetro cuadrado de superficie se hace mayor, con lo cual se acelera el proceso de desgaste, y así sucesivamente, de manera que esas superficies se desgastarán mas cuanto más desgastada estén.
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Variación de la superficie de contacto S, entre un eje E y su cojinete durante el giro, tal y como sucede en los cojinetes de biela y bancada (holgura muy exagerada)
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Por estas razones se procura que el huelgo de las piezas nuevas sea el menor posible, pero por otra parte, un ajuste exagerado puede dificultar el paso del lubricante y provocar el agarrotamiento; además es necesario que exista un huelgo suficiente en frío para permitir la dilatación al calentarse, ya que de lo contrario sobrevendría también el agarrotamiento o "gripado" de las piezas.
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