brazo de cigüeñal

Un brazo de cigüeñal es el brazo sólido de un cigüeñal que conecta el muñón principal (el eje giratorio que atraviesa el bloque del motor) con la muñequilla, donde se acopla la biela. En un motor de cuatro cilindros, normalmente hay cuatro brazos de cigüeñal y cuatro muñequillas dispuestas alrededor del eje principal. El brazo soporta toda la carga lateral generada por la combustión y las fuerzas de inercia a medida que el pistón se mueve, por lo que debe ser lo suficientemente grueso y rígido para resistir la flexión y la fatiga.

Los brazos de cigüeñal son parte integral de la forja del cigüeñal; no están atornillados. Durante la forja, el metal se trabaja para alinear el flujo de grano a lo largo de las trayectorias de tensión, que va desde la muñequilla a través del brazo y hacia el muñón principal. Esta alineación del grano es crucial porque aumenta la resistencia a la fatiga sin añadir masa. Un cigüeñal automotriz típico tiene brazos de cigüeñal hechos de hierro dúctil o acero aleado, a menudo en el rango de 30 a 50 mm de espesor en la raíz donde el brazo se une al muñón principal.

El brazo de cigüeñal no es simétrico. En un lado de la muñequilla, el material se extiende hacia afuera; en el lado opuesto, a menudo se funde o forja un contrapeso como parte del propio brazo. Este contrapeso reduce la vibración al compensar la masa de la muñequilla y la biela. El ángulo entre los brazos de cigüeñal adyacentes sigue el orden de encendido del motor; en un motor de cuatro tiempos y cuatro cilindros dispuesto en intervalos de 90 grados, los brazos se alternan de adelante hacia atrás para optimizar el equilibrio y reducir la vibración torsional.

Las grietas en los brazos de cigüeñal suelen iniciarse en el filete (el radio donde el brazo se une al muñón principal) bajo cargas cíclicas. Por esta razón, los cigüeñales modernos a menudo se granallan en estas concentraciones de tensión para introducir una tensión residual compresiva y prolongar la vida útil. El radio del filete en sí es una compensación de diseño: demasiado afilado, y las grietas por fatiga comienzan temprano; demasiado grande, y el empaquetado se vuelve difícil.

En los motores diésel grandes, los brazos de cigüeñal pueden estar separados de la muñequilla y el muñón, fijados con pasadores o ajustados por contracción, para permitir su reemplazo o reparación. En los motores automotrices, el diseño de una sola pieza es estándar porque el costo y la eficiencia del empaquetado superan la ventaja de la reemplazabilidad. La resistencia del brazo de cigüeñal limita directamente la potencia de salida del motor y las rpm máximas, lo que lo convierte en uno de los componentes más analizados en el diseño de motores.