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Correa de distribución (árbol de levas)

En un motor de pistón , una correa de distribución (también llamada correa de distribución ) o una cadena de distribución o un conjunto de engranajes de distribución es un componente perecedero que se utiliza para sincronizar la rotación del cigüeñal y el árbol de levas . Esta sincronización garantiza que las válvulas del motor se abran y se cierren en los momentos correctos en relación con la posición de los pistones.

Diseño

En la mayoría de los motores de pistón , el árbol de levas está conectado mecánicamente al cigüeñal . El cigüeñal impulsa el árbol de levas (a través de una correa de distribución, una cadena de distribución o engranajes), que a su vez acciona las válvulas de admisión y escape . [1] Estas válvulas permiten que el motor inhale aire (o una mezcla de aire y combustible) y exhale los gases de escape. [2]

Los dispositivos más comunes para transmitir la transmisión son correas dentadas de goma, cadenas de distribución metálicas o un conjunto de engranajes. Los dientes de la correa/cadena/engranajes engranan tanto con el cigüeñal como con el árbol de levas, sincronizando así su movimiento.

En muchos motores antiguos con válvulas en cabeza , el árbol de levas se encuentra en el bloque cerca del cigüeñal, por lo que a menudo se utiliza un sistema de engranajes simple para accionar el árbol de levas. Los motores con árbol de levas en cabeza utilizan principalmente correas de distribución o cadenas de distribución, ya que son más adecuadas para transferir la transmisión a distancias más largas. Las correas de distribución eran comunes en los automóviles de producción en masa hasta las décadas de 1970 y 1980, [ cita requerida ] sin embargo, desde la década de 1990, las cadenas de distribución se han vuelto más comunes debido a los intervalos de reemplazo necesarios cuando se usan correas de distribución.

Correas dentadas de caucho

Fotografía que muestra una correa de distribución de caucho con dientes de caucho espaciados incrementalmente diseñados para alinearse con las estrías o ranuras de las poleas del cigüeñal y del árbol de levas.
[3] Una correa de distribución dentada de caucho, también conocida como correa sincrónica, es un componente crucial en un motor de combustión interna. Está hecha de caucho duradero y presenta dientes en su superficie interna que engranan con las ranuras correspondientes en las poleas del cigüeñal y del árbol de levas. Estos dientes aseguran una sincronización precisa entre la rotación del cigüeñal y el árbol de levas, lo cual es esencial para la sincronización correcta de las válvulas del motor en relación con el movimiento de los pistones.

La frase "correa de distribución" generalmente se refiere a una correa dentada de goma . Las ventajas de las correas de distribución son, por lo general, un menor costo, menores pérdidas por fricción, [ cita requerida ] menos ruido y que las correas tradicionalmente no requieren lubricación. [4] La principal desventaja es que las correas se desgastan con el tiempo, por lo que se recomienda reemplazarlas a intervalos específicos. [5] [6] A menudo se recomienda reemplazar la bomba de agua del motor al mismo tiempo, ya que la bomba de agua también está sujeta a desgaste y se accede fácilmente durante el reemplazo de la correa de distribución.

Las correas de distribución suelen estar situadas delante del motor y, a menudo, detrás de una cubierta para protegerlas del polvo y los residuos. Sin embargo, desde 2008, algunos motores han utilizado "correas de distribución húmedas", en las que la correa se lubrica con aceite de motor para reducir la fricción. [7] En algunos diseños de motores, la correa de distribución también se puede utilizar para accionar otros componentes, como la bomba de agua y la bomba de aceite .

Construcción

Una correa de distribución generalmente está hecha de caucho, aunque algunas correas están hechas de poliuretano o neopreno. [8] [9] La estructura de la correa está reforzada con fibras encordadas (que actúan como elementos de tensión ) [10] y la superficie dentada está reforzada con una cubierta de tela. [11]

El caucho se degrada con temperaturas más altas y con el contacto con el aceite de motor . Por lo tanto, la expectativa de vida de una correa de distribución se reduce en motores calientes o con fugas. Además, la vida útil de los cordones de refuerzo también se ve afectada por el agua y el anticongelante, por lo que es importante que la correa que pueda estar expuesta al agua pueda drenar el agua rápidamente.

Las correas más antiguas tienen dientes en forma de trapezoide, lo que genera altos índices de desgaste de los dientes. [ cita requerida ] Las técnicas de fabricación más nuevas permiten utilizar dientes curvos que son más silenciosos y duran más.

Las correas de distribución que especifica el fabricante pueden estirarse a altas revoluciones por minuto, [ cita requerida ] retardando la leva y, por lo tanto, el encendido. [12] Las correas de repuesto más resistentes no se estiran y se conserva la sincronización. [13] Al diseñar la correa de distribución, una correa más ancha aumenta su resistencia, mientras que una correa más estrecha reduce el peso y la fricción. [14]

Los modos de falla habituales de las correas de distribución son dientes desgastados (lo que deja una sección lisa de la correa donde se deslizará el engranaje impulsor) o delaminación y desenredado de los núcleos de fibra. La rotura de la correa, debido a la naturaleza de las fibras de alta resistencia, es poco común. [15] A menudo se pasa por alto que los residuos y la suciedad que se mezclan con aceite y grasa pueden desgastar lentamente la correa y los materiales, lo que hace avanzar el proceso de desgaste, lo que provoca una falla prematura de la correa. [16]

Historia

Las correas dentadas se inventaron a principios de la década de 1940 para su uso en fábricas textiles. [17] El primer motor de automóvil conocido que utilizó una correa de distribución fue el coche de carreras estadounidense Devin-Panhard de 1954 , que utilizaba un motor convertido de varillas de empuje a árboles de levas en cabeza mediante el uso de una correa dentada fabricada por Gilmer Company. [18] [19] Este coche ganó el Campeonato Nacional del Sports Car Club of America (SCCA) en 1956. [20]

El Glas 1004 de 1962 fue el primer vehículo fabricado en serie en utilizar una correa de distribución. El motor Pontiac OHC Six de 1966 fue el primer vehículo fabricado en serie en EE. UU. en utilizar una correa de distribución, [21] [22] mientras que el motor Fiat Twin Cam de 1966 fue el primer motor fabricado en serie en utilizar una correa de distribución con árboles de levas gemelos.

Cadenas de distribución

Las cadenas de distribución de metal se han vuelto más comunes en los motores de automóviles fabricados desde la década de 1990, debido a la falta de la tarea de mantenimiento regular de reemplazar una correa de distribución de goma. Si bien las cadenas en sí están sujetas a un desgaste mínimo, la lubricación de la cadena o el fallo del tensor y las guías de la cadena pueden causar problemas de mantenimiento. A diferencia de las correas de distribución a base de goma que no dan indicios de romperse mientras uno conduce, existen síntomas tempranos de desgaste de un sistema de cadena de distribución, y estos incluyen un ruido de traqueteo en la parte delantera del motor. [23]

La mayoría de los motores de varillas de empuje , en los que el cigüeñal y el árbol de levas están muy cerca uno del otro, utilizan una transmisión por cadena corta en lugar de una transmisión por engranajes directa. Esto se debe a que las transmisiones por engranajes sufren una inversión frecuente del par motor a medida que los perfiles de las levas "retroceden" contra la transmisión desde el cigüeñal, lo que genera un exceso de ruido y desgaste. [ cita requerida ]

Engranajes de distribución

Los engranajes de distribución se utilizan en varios motores de válvulas en cabeza , debido a la proximidad del árbol de levas al cigüeñal.

En los casos en que se utiliza transmisión directa, se suelen utilizar engranajes recubiertos de fibra o nailon, que son más resistentes, en lugar de engranajes de acero. Sin embargo, los motores comerciales y los motores de aviación utilizan únicamente engranajes de acero, ya que estos otros materiales pueden fallar de repente y sin previo aviso. [24]

Efectos del fracaso

Dos válvulas dobladas debido a una correa de distribución rota

Un fallo en el sistema de distribución impedirá el funcionamiento del motor. Muchos coches modernos utilizan motores de interferencia , que pueden sufrir daños catastróficos en caso de fallo del sistema de distribución, [25] ya que la pérdida de sincronización entre el cigüeñal y el árbol de levas provocará que las válvulas colisionen con los pistones.

Las señales de advertencia de que es necesario reemplazar una cadena de distribución incluyen: [26]

Además de la propia correa o cadena, también es habitual que falle el tensor o los cojinetes de los engranajes y poleas tensoras, lo que provoca que la correa o cadena se descarrile. Además, en los motores en los que la correa de distribución acciona la bomba de agua, la falla de la bomba de agua puede provocar que la bomba se atasque, lo que puede romper la correa o cadena de distribución. Por este motivo, las correas y cadenas de distribución suelen venderse como parte de un kit con la bomba de agua, el tensor y las poleas tensoras, de modo que estas piezas se puedan sustituir para evitar que la correa o cadena de distribución falle debido a una falla de estas piezas.

Véase también

Referencias

  1. ^ "Correa de distribución: problemas, tensor, qué pasa si se rompe, cuándo sustituirla". www.samarins.com . Consultado el 14 de marzo de 2022 .
  2. ^ "Sistema de sincronización del motor". www.grc.nasa.gov . Consultado el 14 de marzo de 2022 .
  3. ^ "Servicios de automóviles en Morehead City, Carolina del Norte | Beachview Auto Service". www.beachviewautoservice.com . Consultado el 29 de agosto de 2024 .
  4. ^ "Todo sobre la correa de distribución de su vehículo". www.carparts.com . Consultado el 14 de marzo de 2022 .
  5. ^ "Gates - Guía de reemplazo de correa de distribución con ilustración de la instalación de correa de distribución V6 y lista de motores y recomendaciones de reemplazo". Gates Corporation. Archivado desde el original el 16 de octubre de 2007. Consultado el 23 de octubre de 2010 .
  6. ^ "Todo depende del momento". Car Care Council. 2008. Archivado desde el original el 2010-10-30 . Consultado el 2010-10-23 .
  7. ^ Dayton, Thomas (29 de mayo de 2018). "Transmisiones de distribución con correa en aceite: una señal de los tiempos en la industria automotriz". Revista Counterman . Consultado el 31 de octubre de 2021 .
  8. ^ "Correas de distribución: GT2, T5, XL y más | Belt Corporation of America". Belt Corporation of America . Archivado desde el original el 2016-08-19 . Consultado el 2017-04-20 .
  9. ^ "Manual de correas y poleas de distribución" (PDF) . Stock Drive Products / Sterling Instrument . Consultado el 20 de abril de 2017 .
  10. ^ Carley, Larry (2005). "Cadenas, engranajes y correas de distribución". Biblioteca en línea de artículos técnicos automotrices de Carley . AA1Car Automotive Diagnostic Repair Help . Consultado el 9 de junio de 2006 .- "Al contrario de lo que se podría pensar, las correas de distribución de caucho no se estiran con el kilometraje acumulado y el desgaste. Están reforzadas con hilos de fibra de vidrio, lo que las hace prácticamente inelásticas. Después de realizar el circuito de transmisión del cigüeñal al árbol de levas millones de veces, los hilos pueden volverse quebradizos y pueden comenzar a romperse. Con el tiempo, los cordones de refuerzo ceden, la correa se rompe y el motor se detiene".
  11. ^ Manual de unión de caucho. Bryan Crowther, Rapra Technology Limited. Shrewsbury, Shropshire [Inglaterra]: Rapra Technology Ltd. 2001. ISBN 1-85957-167-0.OCLC 46713394  .{{cite book}}: Mantenimiento de CS1: otros ( enlace )
  12. ^ Simmons, Keith (febrero de 2009). "Timing To Win: Ignition Timing for Maximum Performance" (Momento oportuno para ganar: sincronización del encendido para obtener el máximo rendimiento). Revista Circle Track. Archivado desde el original el 12 de agosto de 2012. Consultado el 23 de octubre de 2010 .
  13. ^ "Goodyear desarrolla una nueva correa de transmisión de levas para NASCAR". PR Newswire Association. 2006. Archivado desde el original el 21 de octubre de 2012. Consultado el 23 de octubre de 2010 .
  14. ^ "Una descripción general del Mitsubishi Galant 2005". The Auto Channel. 24 de octubre de 2004. Consultado el 23 de octubre de 2010 .
  15. ^ "Fundamentos del diseño: Tema n.° 5: Elementos de transmisión de potencia I" (PDF) . Instituto Tecnológico de Massachusetts . Consultado el 20 de abril de 2017 .
  16. ^ "Las 6 principales causas de fallo de la correa de distribución - Insight - Acorn Industrial Services" www.acorn-ind.co.uk . Agosto de 2016 . Consultado el 20 de abril de 2017 .
  17. ^ "Correas de distribución" (PDF) . training.bsc.com.au .
  18. ^ Ritch, Ocee (mayo de 1957). "Small bore... big pull!". Sports Cars Illustrated . Archivado desde el original el 8 de abril de 2014. Consultado el 9 de abril de 2008 .
  19. ^ Temple, Steve (2004). "Contempla tu correa de distribución: cómo mantener sincronizados el árbol de levas y el cigüeñal". Know-How . Advance Auto Parts. Archivado desde el original el 13 de abril de 2006. Consultado el 9 de junio de 2006. En los motores anteriores, los árboles de levas solían accionarse mediante engranajes desde el cigüeñal. Más tarde, los diseñadores de motores desarrollaron transmisiones por cadena en configuraciones OHV (válvulas en cabeza) que permitían cierta flexibilidad en la colocación del árbol de levas, de modo que se pudieran utilizar varillas de empuje más cortas, para obtener más rendimiento y eficiencia. Aquellos motores con cadenas largas a veces tendían a dar latigazos y causar problemas. La única alternativa era un tren de engranajes múltiples ruidoso y complicado hasta que se inventó la correa de distribución síncrona de goma dentada en 1945. Hoy en día, la transmisión por levas con correa de distribución se utiliza en automóviles distinguidos como Ferrari, Mercedes, Cadillac, Corvette, BMW, Alfa Romeo, Porsche, etc.
  20. ^ Ritch, Ocee (mayo de 1957). "Small bore... big pull!". Sports Cars Illustrated . Archivado desde el original el 8 de abril de 2014. Consultado el 9 de abril de 2008 .
  21. ^ "Dentro del Pontiac OHC 6 de 1966". www.macsmotorcitygarage.com . 12 de noviembre de 2020 . Consultado el 14 de marzo de 2022 .
  22. ^ Norbye, Jan P. (1984). "Ampliando la excelencia: la Serie 5 y la Serie 3" . BMW: las máquinas de conducción de Baviera . Skokie, IL: Publications International. pág. 191. ISBN 0-517-42464-9.
  23. ^ Siegel, Ira (5 de abril de 2007). "El ruido de traqueteo podría deberse a una cadena de distribución desgastada". Chicago Sun Times . Archivado desde el original el 1 de octubre de 2011. Consultado el 23 de octubre de 2010 .
  24. ^ Scott, George. "Correas y cadenas de distribución". Econofix.com . George Scott . Consultado el 8 de mayo de 2012 .
  25. ^ Bennekom, Fred Van (2005). "Calidad de la correa de distribución del Audi A4". Archivado desde el original el 11 de julio de 2011. Consultado el 23 de octubre de 2010. Ejemplo de una correa de Audi que se rompió antes del intervalo de reemplazo recomendado.
  26. ^ "Preguntas frecuentes sobre el sistema de cadena de distribución". Cloyes. 11 de noviembre de 2019.