Come è fatto l'albero a gomiti
Come è fatta una biella, qual è il suo ruolo all'interno del motore e perché è così importante nella definizione delle prestazioni?
La nostra rubrica di tecnica e il suo viaggio all’interno del motore prosegue con il funzionamento della biella: l’organo meccanico più sollecitato nel motore. Il suo ruolo è quello di collegare il pistone, che si sposta con moto rettilineo alternato all’interno del cilindro, al perno di manovella dell’albero a gomito, che invece compie un movimento di rotazione. Quindi la biella compie un movimento composito, visto che l’estremità più piccola, chiamata piede, si sposta insieme al pistone, mentre quella più grande, definita testa, si sposta con il perno di manovella. Così, durante il funzionamento del propulsore, la biella si inclina rispetto all’asse del cilindro, con un’inclinazione che è più accentuata se la biella è corta rispetto alla corsa del pistone.
Articolo aggiornato il 3 novembre 2020 alle ore 8:00
IL MOVIMENTO PENDOLARE DELLA BIELLA
Proprio per questo, a parità di pressione agente sul pistone, a una maggiore inclinazione corrisponde una spinta più forte contro le pareti del cilindro. Il movimento della biella si definisce quindi “pendolare”. Le sollecitazioni che la investono sono molto elevate: sforzi di trazione causati dalle forze d’inerzia, che raggiungono il loro massimo al PMS, di compressione, dovuti al carico dei gas e ancora all’inerzia e infine di flessione. Con il suo lavoro la biella trasmette all’albero a gomiti l’energia meccanica ceduta dai gas in espansione al pistone e, insieme alla manovella dell’albero, trasforma il moto rettilineo alternato in moto di rotazione. Unitamente all’albero a gomiti poi provvede anche a muovere il pistone nelle fasi passive del ciclo.
TESTA SCOMPONIBILE O MONOLITICA
Le bielle sono sostanzialmente di due tipi: possono avere la testa fatta di un unico pezzo oppure scomponibile. Le seconde vengono utilizzate quando gli alberi a gomiti sono monolitici (il cappello amovibile che viene fissato mediante viti serve per rendere possibile l’installazione). Mentre le prime vengono montate su alberi a gomiti compositi. Poi, tra la testa della biella e il perno di manovella dell’albero si interpone un cuscinetto, cioè una bronzina, che è fatta di due parti se la testa è scomponibile, mentre si usa un cuscinetto a rullini se la testa è in un unico pezzo.
LE CONDIZIONI DI LAVORO DELLE BIELLE
Le bielle sono guidate assialmente alla testa oppure al piede. Nel secondo caso il movimento relativo delle superfici a contatto è minore. E’ molto importante che in qualunque condizione di funzionamento gli “occhi” della testa e del piede rimangano cilindrici. Cioè che non subiscano deformazioni per l’azione delle forze d’inerzia e per il carico dei gas. Così, per ottenere una rigidità elevata senza aumentare troppo il peso del componente, si utilizzano delle nervature di rinforzo opportunamente disposte. La costruzione delle bielle con testa monolitica avviene per forgiatura in acciaio da cementazione. Mentre quelle scomponibili sono stampate a caldo utilizzando acciaio da bonifica.
