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CINEM�TICA Y DIN�MICA DE UNA BIELA
El par�metro caracter�stico de la biela es su longitud La longitud de la biela es muy importante para definir el movimiento del pist�n. El desplazamiento X correspondiente a una rotaci�n a que depende tambi�n de la longitud l de la biela: |
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en donde |
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La aceleraci�n esta determinada por |
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en donde w es |
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la velocidad de rotaci�n del motor. |
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o la relaci�n que existe entre ella y el radio de la manivela |
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donde |
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El empuje lateral sobre el pist�n tiene una relaci�n directa con el valor de esta relaci�n, es decir, al disminuir la relaci�n existente entre el radio la manivela y la longitud de la biela, el empuje que sufre el pist�n tambi�n disminuye.
Existe otra forma de disminuir el empuje del pist�n, la cual se conoce con el nombre de motor descentrado y se presenta cuando el eje del cig�e�al se desplaza en la misma direcci�n en que se presenta el empuje. En este caso se presentara un empuje mayor en el tiempo de compresi�n pero es menos grave que en el de expansi�n que es cuando se esta transfiriendo la fuerza de la combusti�n. |
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El mayor empuje sobre el pist�n se presenta en el tiempo de expansi�n como ya se dijo anteriormente, en el PMS la biela se halla sometida a la m�xima tracci�n, ya que las fuerzas de inercia alcanzan el valor m�s elevado en este punto y van dirigidas hacia arriba. En el momento en que el ciclo inicia su tiempo de expansi�n debido a la combusti�n la presi�n de los gases comprime la biela y se presenta el momento de m�xima carga y por ende de mayor peligro. Otro punto cr�tico para la biela es cuando �sta se encuentra a 90� con el eje de la manivela, que es donde las aceleraciones normales al eje de la biela y por tanto la acci�n de flexi�n debida a la inercia alcanzan su valor m�ximo. |
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Del mismo modo una biela est� sometida a dos tipos de fuerzas, las fuerzas de inercia que son las debidas a la acci�n de la masa de la biela Mb y las de las masas alternativas o restantes Ma que son el pist�n, bul�n y los anillos; y las fuerzas debidas a la presi�n de los gases. |
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en el PMS |
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en el PMI |
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Y la fuerza debida a la biela se aproxima a un valor que supone el centro de gravedad a la mitad de la longitud de la misma y tiene como valor |
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Estas fuerzas generan dos tipos de cargas sobre la biela en momentos diferentes, la mayor carga de compresi�n se presenta cuando act�a �nicamente la fuerza de los gases, es decir, en el momento de la expansi�n de los mismos debido a la combusti�n; en este caso las fuerzas de inercia son despreciables. Por otro lado, la mayor carga por tracci�n se produce cuando influyen las cargas de inercia, es decir cuando se tiene la m�xima velocidad de rotaci�n del motor y no hay presi�n de los gases.
La fuerza debido a la compresi�n de los gases est� dada por la presi�n m�xima de los mismos multiplicada por el �rea del pist�n. Esta presi�n m�xima se calcula en el PMS aunque su verdadero m�ximo valor se encuentra aproximadamente a los 20� despu�s del mismo punto. |
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