Varilla de acoplamiento

Una biela o barra de acoplamiento conecta las ruedas motrices de una locomotora . Las locomotoras de vapor, en particular, suelen tenerlas, pero algunas locomotoras diésel y eléctricas , especialmente las más antiguas y las de maniobras , también las poseen. Las bielas de acoplamiento transmiten la potencia motriz a todas las ruedas.

La locomotora número 1 fue la primera en utilizar bielas en lugar de cadenas . En la década de 1930 se desarrollaron bielas fiables con rodamientos de rodillos . ^{[ 1 ]}

En general, todos los vehículos ferroviarios tienen suspensión de muelles ; sin muelles, las irregularidades en la vía podrían levantar las ruedas del riel y causar daños por impacto tanto a los rieles como a los vehículos. Las ruedas motrices suelen montarse de manera que tengan aproximadamente 2,5 cm (1  pulgada) de movimiento vertical. Cuando solo hay dos ejes acoplados, este rango de movimiento ejerce una tensión mínima sobre los pasadores de la manivela . Sin embargo, con más ejes, se debe prever que cada eje pueda moverse verticalmente de forma independiente de los demás sin doblar las bielas. Esto se puede lograr articulando la biela lateral en cada pasador de manivela intermedio, ya sea utilizando el propio pasador como pasador de bisagra , ^{[ 2 ] [ 3 ]} o añadiendo una articulación de bisagra junto al pasador, como se muestra en la ilustración.

Una alternativa es utilizar una biela lateral que abarque varios ejes con una horquilla escocesa en cada eje intermedio. Este método era bastante común cuando se utilizaban bielas laterales para conectar un eje intermedio a dos o más ruedas motrices en locomotoras eléctricas y algunas locomotoras de combustión interna antiguas. La locomotora suiza Ce 6/8 ^II Crocodile es un ejemplo destacado, pero hubo otros. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}

La fijación descentrada de la biela al muñón de la manivela de la rueda motriz genera inevitablemente un movimiento excéntrico y vibraciones durante la marcha. Para compensar esto, las ruedas motrices de las locomotoras con bastidor interno siempre incorporaban contrapesos para contrarrestar el momento angular de las bielas, como se muestra en las figuras anteriores. En las locomotoras con bastidor externo , el contrapeso podía estar en la propia rueda motriz o en la manivela, fuera del bastidor, como se muestra en la figura adyacente.

Cuando el movimiento de las bielas es puramente circular, como en las locomotoras con ejes intermedios o transmisión por engranajes a una sola rueda motriz, los contrapesos pueden equilibrar prácticamente todo el movimiento de las bielas. Cuando parte del movimiento no es circular, por ejemplo, el movimiento horizontal de la biela de un pistón, los contrapesos en las ruedas o ejes motrices no pueden equilibrar perfectamente todo el conjunto. En una rueda motriz que soporta tanto las bielas como la biela que conecta con el pistón , el contrapeso necesario para equilibrar el movimiento horizontal del pistón y la biela sería mayor que el necesario para equilibrar el peso vertical de las bielas. En consecuencia, un contrapeso elegido para minimizar la vibración total no minimizará la componente vertical de la vibración.

La componente vertical de la vibración que no se pudo eliminar debido al peso necesario para equilibrar los pistones se denomina golpeteo . Este golpeteo es perjudicial tanto para la locomotora como para la vía. En algunas locomotoras, puede ser tan intenso que, a alta velocidad, los motrices saltan alternativamente de la cabeza del riel y luego golpean con fuerza los rieles al completarse la rotación de las ruedas. Desafortunadamente, el golpeteo es inherente a las locomotoras de vapor convencionales de dos cilindros con pistones, y esta es una de las razones por las que han sido retiradas del servicio.

Inicialmente, las bielas se fabricaban de acero . Con el avance de la tecnología y la disponibilidad de mejores materiales, las bielas se fabricaron con aleaciones más ligeras y resistentes , lo que a su vez permitió utilizar contrapesos más pequeños y también redujo el golpeteo.

• Componentes de locomotoras de vapor