Calculo DE Motores 1 PDF

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calculo del motor de carrera y relacion de compresion ...

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UNIVERSIDAD DE LAS FUERZAS ARMADAS-ESPE

NOMBRE: FERNANDO CHISAGUANO DR. GERMAN ERAZO TEMA: CALCULO DEL MOTOR MATERIA: METROLOGÍA AUTOMOTRIZ NIVEL: SEGUNDO PARCIAL: PRIMERO. NRC: 4583.

19.1 CILINDRADA, RELACIÓN DE CARRERA A DIÁMETRO, GRADO DE ADMISIÓN EJERCICIOS: 19.1 Despejar D, s e i de la formula 𝑽𝑯 =

𝑫𝟐 ∙𝝅∙𝒔∙𝒊 𝟒

Despejando tenemos: 𝐷=√

4𝑉𝐻 𝜋∙𝑠∙𝑖

𝑠=

4𝑉𝐻 ∙𝜋∙𝑖

𝑖=

𝐷2

4𝑉𝐻 ∙𝜋∙𝑠

𝐷2

19.3 Un motor monocilindrico tiene 66 mm de diámetro de cilindro y una carrera de 58 mm. Calcular la cilindrada en 𝒄𝒎𝟑 y l

𝑉ℎ =

𝑉ℎ =

𝐷2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑠 4

6.6𝑐𝑚2 ∙ 𝜋 ∙ 5.8𝑐𝑚 4

𝑉ℎ = 198.42 (𝑐𝑚3 ) = 0,19 (𝑙)

19.5 Un motor tiene las siguientes características 𝑽𝒉 = 𝟕𝟖𝒄𝒎𝟑 s = 45 mm, i = . Calcular el diámetro del cilindro en mm. 4𝑉ℎ 𝐷=√ 𝜋∙𝑠

4 ∙ 78𝑐𝑚3 𝐷 = √ 𝜋 ∙ 4.5𝑐𝑚 𝐷 = 0.58 (𝑐𝑚) = 5.8 (𝑚𝑚) 19.7 Un motor de dos cilindros opuestos tiene una cilindrada total de 494𝒄𝒎𝟑 . El diámetro de los cilindros es de 68 mm. a) Calcular la carrera en mm.

b)¿Cuántos l de mezcla combustible-aire se aspiran en una hora si 𝒏𝑭 = 𝟎, 𝟖 a 2500 l/min?

a) 𝑠=

𝑠=

4𝑉𝐻 ∙𝜋∙𝑖

𝐷2

4 ∙ 494𝑐𝑚3 (6.8𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 ∙ 2

𝑠 = 6.8 (𝑐𝑚) = 68 (𝑚𝑚)

b)

𝑉𝐹 = 𝑉𝐹 =

𝑛𝐹 ∙ 𝑉ℎ ∙ 𝑖 ∙ 𝑛 2

0.8 ∙ 494𝑐𝑚3 ∙ 2 ∙ 2500 𝑙/𝑚𝑖𝑛 2

𝑉𝐹 = 988000

𝑙 = ℎ𝑜𝑟𝑎𝑠 𝑚𝑖𝑛

19.9 Un motor de cuatro cilindros opuestos tiene las siguientes características: D = 77 mm, s = 69 mm, i = 4. ¿Cuál es la cilindrada total en 𝒄𝒎𝟑 𝒚 ?

𝑉𝐻 = 𝑉𝐻 =

𝐷2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑠 ∙ 𝑖 4

(7.7𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 ∙ 6.9𝑐𝑚 ∙ 4 4

𝑉𝐻 = 1285.22 (𝑐𝑚3 ) = 1.19(𝑙) 19.11 Un motor diésel de seis cilindros tiene las siguientes características: D = 125 mm, s = 150 mm, i = 6, calcular 𝑽𝑯 𝒆𝒏 𝒍𝒊𝒕𝒓𝒐𝒔

𝑉𝐻 =

𝑉𝐻 =

𝐷2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑠 ∙ 𝑖 4

(12.5𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 ∙ 15𝑐𝑚 ∙ 6 4

𝑉𝐻 = 11044.66 (𝑐𝑚3 ) = 11.04(𝑙) 19.13 Un turismo tiene D = 90 mm, s= 66,8 mm e i = 4. En la aspiración solo se llena el 76% de la cilindrada del motor de cuatro tiempos con gas nuevo. a) Calcular 𝑽𝒉 𝒚 𝑽𝑯 𝒆𝒏 𝒄𝒎𝟑 𝒚 𝒍

b) Calcular ∝ y decir de que motor se trata.

c) calcular 𝒏𝑭 𝒚 𝑽𝑭 por minuto a 2000 l/min.

𝑉ℎ =

𝐷2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑠 𝑉ℎ = 4

(9𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 ∙ 6.68𝑐𝑚 4

𝑉ℎ = 424.96(𝑐𝑚3 ) = 0.42(𝑙) 𝑉𝐻 = 𝑉ℎ ∙ 𝑖

𝑉𝐻 = 424.96(𝑐𝑚3 ) ∙ 4

b)

𝑉𝐻 = 1699.85(𝑐𝑚3 ) = 1.99(𝑙) 𝑠 𝐷 6.68𝑐𝑚

∝=

∝=

9𝑐𝑚

∝= 𝟎. 𝟕𝟒

R: El resultado es menor a uno con lo que nos quiere decir que tiene una carrera corta por lo que su diámetro es grande y el motor es de un motor de cilindraje grande en relación a un motor a diésel. c) 𝑛𝐹 =

𝑛𝐹 =

𝑉𝐹 𝑉ℎ

0.76 0.42 𝑙

𝑛𝐹 = 1.80

𝑉𝐹 𝑚𝑖𝑛 =

𝑉𝐹 𝑚𝑖𝑛 =

𝑛𝐹 ∙ 𝑉ℎ ∙ 𝑖 ∙ 𝑛 2

1.8 ∙ 0.42 𝑙 ∙ 4 ∙ 2000 2

𝑉𝐹 𝑚𝑖𝑛 = 3024

𝑙 𝑚𝑖𝑛

19.2 RELACIÓN DE COMPRESIÓN, CÁMARA DE COMPRESIÓN, AUMENTO DE LA COMPRESIÓN

19.15 El motor de un automóvil tiene una carrera de 85.28 mm. La compresión se ha de elevar de 9.2: 1 a a9.5: 1. ¿Cuántos mm hay que aplanar la culata?

𝑋=

𝑋=

𝑠 𝑠 − 𝑐𝑜 − 1 𝑐𝑛 − 1

85.28 𝑚𝑚 85.28 𝑚𝑚 − 9.5 − 1 9.2 − 1

𝑋 = 0.36 (𝑚𝑚) 19.17 Las características de un motor son:

D = 80 mm, s = 82 mm, i = 6, 𝑽𝒄 = 46.8 𝒄𝒎𝟑

a) Calcula la cilindrada total y por cilindro en 𝑐𝑚3 𝑉ℎ =

𝐷2 ∙ 𝜋 ∙ 𝑠 4

(8𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 ∙ 8.2𝑐𝑚 𝑉ℎ = 4

𝑉ℎ = 412.17 (𝑐𝑚)3 = 0.41 (𝑙) 𝑉𝐻 = 𝑉ℎ ∙ 4

𝑉𝐻 = 1648.68 (𝑐𝑚)3 = 1.64 (𝑙)

b) ¿Cuál es el valor de la relación de compresión? 𝑐=

𝑉ℎ + 𝑉𝑐 𝑉𝑐

412.17𝑐𝑚3 + 46.8𝑐𝑚3 𝑐= 46.8𝑐𝑚3 𝑐 = 9.8 ∶ 1

c) Determinar el radio del cigüeñal en mm.

𝑅𝑐 =

𝑅𝑐 =

𝑠 2

8.2 𝑐𝑚 2

𝑅𝑐 = 4.1 (𝑐𝑚) = 41(𝑚𝑚)

d) Calcular el recorrido (perímetro) del cigüeñal en su giro, en mm.

𝑃 = 2 𝜋 ∙ 4.1 𝑐𝑚 𝑃 = 25.76 (𝑐𝑚)

19.19 Un motor Diésel de 6 litris tiene una cilindrada total de 6.12 l y una cámara de compresión de 68𝒄𝒎𝟑 por cilindro a) Calcular la relación de compresión

𝑐=

𝑐=

𝑉ℎ + 𝑉𝑐 𝑉𝑐

1.02 𝑙 + 0.068 𝑙 0.068 𝑙

𝑐 = 16 = 0.016 = 0.016: 1

b) Explicar en que se diferencia el motor Otto del motor diésel en lo que se refiere a relación de compresión la relación de compresión es muy diferente en ambos motores, ya que los diésel necesitan que el aire comprimido alcance mayor temperatura para poder encender el combustible. Además, el sistema de alimentación de combustible trabaja a presiones mucho mas altas en comparación con los motores de gasolina

19.21 Una motocicleta tiene un motor de 50 𝒄𝒎𝟑 y una cámara de compresión de 8 𝒄𝒎𝟑 ¿Cuál es su relación de compresión? 𝑐=

𝑐=

𝑉ℎ + 𝑉𝑐 𝑉𝑐

50 𝑐𝑚3 + 8 𝑐𝑚3 8 𝑐𝑚3

𝑐 = 7.25 ∶ 1

19.23 Un motor de cuatro cilindros en línea tiene una cilindrada total de 1618 𝒄𝒎𝟑 y c= 7.6 : 1. a) calcular la cámara de compresión en 𝑐𝑚3

𝑉ℎ 𝑉𝑐 = 𝑐 − 1

404.5𝑐𝑚3 𝑉𝑐 = 7.6 − 1

𝑉𝑐 = 61.28𝑐𝑚3

b) Determinar la relación de carrera a diámetro si D= 84 mm y s= 73 mm. ∝=

73 𝑚𝑚 84 𝑚𝑚

∝= 𝟎. 𝟖𝟔

c) ¿Cuál es su grado de admisión si aspira 1132,6𝑐𝑚3 de gas nuevo ? 𝑛𝐹 =

𝑉𝐹 𝑉ℎ

1132.6 𝑐𝑚3 𝑛𝐹 = 404.5𝑐𝑚3 𝑛𝐹 = 2.8

19.3 PRESIÓN DEL GAS EN EL CILINDRO, FUERZA DEL EMBOLO 19.25 un motor de seis cilindros tiene D= 84 mm.

a) calcular en 𝑐𝑚2 la superficie la cabeza del pistón. 𝐴𝑒 =

𝐴𝑒 =

𝐷2 ∙ 𝜋 4

(8.4𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 4

𝐴𝑒 = 55.41 (𝑐𝑚)2

b) ¿Qué superficies total de pistones tiene un motor, en 𝑐𝑚2 ? 𝐴𝑒𝑇 = 𝐴𝑒 ∙ 4

𝐴𝑒𝑇 = 55.41 𝑐𝑚2 ∙ 4

𝐴𝑒𝑇 = 221.67 (𝑐𝑚)2

19.27 El diagrama del pistón de un motor Otto mide 83.5 mm. ¿Qué fuerza máxima ejercerá el pistón si la presión máxima de combustión es de 46 bar de sobrepresión? 𝐹𝑒𝑚𝑎𝑥 = 10 ∙ 𝑝𝑚𝑎𝑥 ∙ 𝐴𝑒

𝐹𝑒𝑚𝑎𝑥 = 10 ∙ 46𝑏𝑎𝑟 ∙ 0.835 𝑐𝑚2 𝐹𝑒𝑚𝑎𝑥 = 384.1 (𝑁)

19.29 En un motor Diesel actúa al final del tiempo de la compresión una fuerza de 3506.1 daN sobre la cabeza del piston. ¿Cuál es la presión final de la combustión en bar de sobrepresión si el diámetro del piston es de 120 mm? 𝐴𝑒 =

𝐴𝑒 =

𝐷2 ∙ 𝜋 4

(12𝑐𝑚)2 ∙ 𝜋 4

𝐴𝑒 = 113.09 𝑐𝑚2 𝑃𝑚𝑎𝑥 =

𝑃𝑚𝑎𝑥 =

𝐹𝑒𝑚𝑎𝑥 10 ∙ 𝐴𝑒

35061 𝑁 10 ∙ 113.09 𝑐𝑚2

𝑃𝑚𝑎𝑥 = 31.002 (𝑏𝑎𝑟)

19.4 MOVIMIENTO DE GIRO O DE ROTACIÓN DEL MOTOR (PAR)

19.31 a) ¿Con que par M se aprieta la tuerca si r= 200 mm y F= 95 N?

𝑀𝑀 = 𝐹𝑡 . 𝑟

𝑀𝑀 = 900 𝑁 . 0.2 𝑚 𝑀𝑀 = 180 (𝐽)

b) Una tuerca se tiene que apretar a 67.5 Nm. Calcular la longitud del brazo de la llave si F= 90N...