In meccanica, la biella è un componente importante che collega due meccanismi per trasformare il moto rettilineo alternato in un moto rotatorio continuo e viceversa. Nelle automobili, la biella è utilizzata nel sistema biella-manovella del motore e serve a trasformare il moto rettilineo alternato del pistone in un moto rotatorio continuo dell'albero motore. La biella è composta da tre parti principali: la testa, collegata alla manovella; il piede o cappello, collegato al pistone; e il fusto, la parte tra le due estremità. La biella deve essere costruita con materiali resistenti alle sollecitazioni a cui è sottoposta, come l'acciaio al nichel cromo molibdeno, il titanio o le leghe di alluminio. Per aumentare la resistenza delle bielle in titanio e acciaio, vengono spesso sottoposte a lavorazioni speciali come la lavorazione dal pieno, la sabbiatura e la pallinatura.
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- Le varie parti
- Le altre parti meccaniche oltre la Biella del motore
- Quali problemi possono sorgere alla biella?
- Come funziona il sistema biella manovella?
- In che relazione sono biella e pistone in una macchina?
Le varie parti
Esistono vari tipi di testa di biella. L'esempio più classico è quella scomponibile. In questo tipo la testa è spaccata in due parti. Il semicerchio che si ottiene dalla divisione è denominato cappello.
Il cappello serve a unirla alla manovella attraverso l'utilizzo di un paio di viti. Questa tecnica è usata specialmente nei motori pluricilindrici o in quelli monocilindrici ma economici. L'altro tipo è quella in un unico pezzo; in questo tipo di testa non si può suddividere, e va unita alla manovella dell'albero motore composito, affinché possa alloggiarvi sia la biella che il cuscinetto. E' usata in particolare nei motori a monocilindro.
Piede e fusto della Biella del motore
Il piede esistente nei motori è quello formato da un pezzo solo, unito al pistone attraverso un apposito spinotto che consente la tenuta grazie anche a due anelli Seeger inseriti nel foro di alloggiamento dello spinotto del pistone stesso. Il fusto è l'elemento fondamentale, in quanto la sua costituzione permette ad essa di essere leggera e lunga. Il fusto ha una sezione che può declinarsi in varie forme, quali ad esempio la I, la doppia T e la H.
Le altre parti meccaniche oltre la Biella del motore
Oltre alla biella, che ricordiamo essere l’organo che serve a trasmettere la pressione del pistone al bottone di manovella, nell’insieme ci sono anche altre parti di lavoro, come le bronzine e l’albero motore. La testa della biella gira sull’albero a gomito con interposizione di una bronzina rivestita di metallo bianco antifrizione (lega fusibile a bassa temperatura 300°-360° C. composta di zinco, stagno 84-88%, antimonio 7-9%, rame 4-6% e piombo 0.65%). Il tutto per evitare grippamenti. Nei motori Diesel fortemente compressi si usano cuscinetti d’acciaio guarniti di metalrosa.
I cosiddetti bronzi al piombo o metalrosa sono gusci di acciaio rivestiti di un’amalgama di rame e piombo, adattato mediante procedimenti brevettati. Le proprietà principali di queste parti sono una bassa durezza che si mantiene costante alle diverse temperature, fusione totale 1050°, inizio trasudamento piombo 350°, plasticità, alto potere antifrizionante, alto punto di fusione e possibilità di montare su alberi non induriti. Nei motori a V, W e a stella, dove le bielle devono articolarsi sullo stesso bottone di manovella con una notevole superficie per sopportare le spinte (5-6 tonnellate) dovute alle pressioni di scoppio, i sistemi adottati possono essere leggermente diversi.
L’albero motore, altro elemento imprescindibile quando si parla di queste parti meccaniche, può essere di svariate forme. Il compito principale dell’albero motore è quello di raccogliere il lavoro del pistone e distribuirlo nelle altre fasi. Inoltre dà movimento a tutti gli organi (ad esempio distribuzione, raffreddamento, lubrificazione) ed ad una estremità porta l’elica, oppure volano e frizione.
L’albero motore è costruito di acciaio di Nichel-Cromo stampato ad altissima resistenza e resilienza; privo di ogni angolo buio, che sarebbe invito alla rottura, è fucinato per le fibre che devono seguire un andamento simile a quello dei bracci delle manovelle. E’ forato internamente per l’alleggerimento e per consentire il passaggio dell’olio di lubrificazione.
Quali problemi possono sorgere alla biella?
A causa delle intense e frequenti sollecitazioni, un suono un po’ inusuale alla biella motore con molte probabilità è indicativo di uno sbiellamento, cioè un problema alla biella, il quale modifica la sua forma, o che provoca un danneggiamento, oppure che esce dalla sua abituale posizione. Il primo step verso il problema è un varco di possibilità nella bronzina superiore o nel cuscinetto inferiore. L’incremento dell’oscillazione libera e realizza una maggiore forza e velocizza l’usura.
L’uso del mezzo motorizzato a giri troppo alti o a ripetizioni eccessive per un lasso di tempo estremamente lungo, rappresenta una delle cause della biella motore danneggiata. Tra le numerose fragilità, interessati sono anche i bulloni di presa della manovella, o di alcuni elementi difettosi alla base. A tutto ciò, si aggiungono gli agenti esterni, i quali possono intervenire, come l’ingresso dei liquidi (esemplare è il caso in cui l’auto percorre pozzanghere molto profonde, come i sottopassaggi inagibili).
Nel caso in cui la biella si dovesse distruggere o uscire fuori dalla postazione, il motore inizia a muoversi in modo proporzionale ai suoi giri. La possibile rottura o il casuale danneggiamento della biella è più costante nei motori stantii, o in quelle tipologie di motore a due tempi con una cilindrata contenuta e con elementi meccanici le cui dimensioni sono ridotte e capace di raggiungere anche 10mila giri ogni minuto. Nel corso di questi casi è necessario sostituire l’albero motore o l’intero insieme della biella.
Nella maggior parte dei casi, la precauzione più ottimale è quella per cui si devono scegliere solo elementi validi e analizzare una gestione del motore valida dei parametri e delle tante performance considerate dal produttore. Se dagli scarichi esce, per esempio, del fumo bianco, questo è indicativo rispetto al fatto che il problema si è inoltrato al cilindro, il quale si è bucato.
Infine, il ulteriore elemento di prevenzione risiede nella selezione del lubrificante: questo infatti va selezionato sulla base delle caratteristiche della casa della macchina e va costantemente mantenuto negli standard e modificato nel corso del tempo. Un olio che è scaduto o degradato, non possiede la capacità di lubrificare gli elementi meccanici, incrementando le probabilità di rottura.
Come funziona il sistema biella manovella?
Il sistema biella-manovella è un meccanismo che converte il movimento lineare alternato in un movimento rotatorio e viceversa. Questo sistema è ampiamente utilizzato in molte macchine, tra cui motori a combustione interna, pompe e compressori. Ecco una descrizione di base di come funziona:
Componenti principali:
- Manovella (o albero motore): Si tratta di un componente rotante, spesso collegato ad un albero, che ha un punto chiamato "manovellismo" o "giunto di manovella" che si muove in un movimento circolare.
- Biella: È una barra rigida che collega la manovella al pistone. Ha due estremità: l'una connessa alla manovella e l'altra al pistone. La biella consente il movimento lineare del pistone mentre la manovella ruota.
Funzionamento:
- Conversione da rotatorio a lineare: Quando la manovella ruota, il manovellismo si muove in un percorso circolare. La biella, essendo connessa alla manovella, costringe il pistone a muoversi su e giù in un movimento lineare alternato. Questo principio è alla base del funzionamento dei cilindri nei motori a combustione interna, dove il movimento rotatorio dell'albero motore viene trasformato in un movimento lineare del pistone attraverso la biella.
- Conversione da lineare a rotatorio: Il processo inverso avviene quando un movimento lineare alternato (come quello di un pistone) viene convertito in un movimento rotatorio della manovella. Nel caso dei motori, la forza esplosiva della miscela aria-carburante nel cilindro spinge il pistone verso il basso. Questo movimento del pistone viene poi convertito, attraverso la biella, in un movimento rotatorio dell'albero motore.
Applicazioni:
- Motori a combustione interna: Come menzionato, il sistema biella-manovella è fondamentale per il funzionamento dei motori a combustione interna, dove l'energia chimica del carburante viene convertita in energia meccanica.
- Pompe e compressori: In molte pompe e compressori, un motore rotativo (elettrico o a combustione interna) utilizza un sistema biella-manovella per convertire il suo movimento rotatorio in un movimento lineare alternato del pistone della pompa o del compressore.
- Macchine tessili e stampanti: Il meccanismo biella-manovella viene anche utilizzato in alcune macchine tessili, stampanti e altre macchine per ottenere movimenti specifici necessari al loro funzionamento.
In sintesi, il sistema biella-manovella è un meccanismo fondamentale in molte macchine ed è cruciale per convertire movimenti rotatori in movimenti lineari e viceversa.
In che relazione sono biella e pistone in una macchina?
La biella e il pistone sono due organi meccanici che lavorano insieme per convertire il moto rettilineo alternato del pistone in moto rotatorio dell'albero motore.
Il pistone si muove su e giù all'interno del cilindro del motore, mentre la biella è collegata al pistone da un'estremità e all'albero motore dall'altra estremità. Quando il pistone si muove verso il basso, la biella si muove verso l'alto, trasmettendo la forza del pistone all'albero motore.
In questo modo, la biella converte il moto rettilineo alternato del pistone in moto rotatorio dell'albero motore, che può quindi essere utilizzato per azionare le ruote del veicolo.
La biella è un componente essenziale del motore, poiché consente la conversione del moto rettilineo alternato del pistone in moto rotatorio dell'albero motore.
Ecco alcuni dettagli tecnici sulla relazione tra biella e pistone:
- La biella è collegata al pistone tramite un perno di biella. Il perno di biella è un albero cavo che passa attraverso il pistone e la biella.
- La biella è collegata all'albero motore tramite un piede di biella. Il piede di biella è un pezzo di metallo che si collega alla biella e all'albero motore.
- La biella è solitamente realizzata in acciaio o alluminio. L'acciaio è più resistente, ma l'alluminio è più leggero.
- La biella è un componente sottoposto a forte sollecitazione. Deve essere in grado di sopportare le forze generate dal pistone.
La biella è un componente importante del motore e deve essere mantenuta in buone condizioni per garantire il corretto funzionamento del motore.
