La biella collega il pistone all'albero motore e trasmette la forza che agisce sul pistone all'albero motore, convertendo il moto alternativo del pistone nel moto rotatorio dell'albero motore.
Breve introduzione
Il gruppo biella è costituito da un corpo biella, un cappuccio di biella, una boccola di biella, un cuscinetto di biella e bulloni (o viti) di biella. Il gruppo biella sopporta la forza del gas trasmessa dallo spinotto del pistone, nonché le forze inerziali oscillanti e alternative del gruppo pistone. L'entità e la direzione di queste forze variano periodicamente. Pertanto, la biella è soggetta a carichi alternati come compressione e tensione. La biella deve avere sufficiente resistenza alla fatica e rigidità strutturale. Una resistenza alla fatica insufficiente spesso porta alla frattura dei corpi biella o dei bulloni biella, con conseguenti gravi incidenti o danni completi alla macchina. Se la rigidità è insufficiente, causerà una deformazione da flessione del corpo biella e una deformazione fuori rotondità della testa di biella, con conseguente usura eccentrica del pistone, del cilindro, del cuscinetto e del perno di manovella.
Composizione strutturale
Il corpo della biella è costituito da tre parti: la parte collegata allo spinotto del pistone è chiamata testa piccola della biella; la parte collegata all'albero motore è chiamata testa di biella, e la parte della biella che collega la testa piccola e la testa di biella è chiamata corpo della biella.
La piccola testa della biella è per lo più una struttura ad anello circolare a parete sottile. Per ridurre l'usura con lo spinotto del pistone, una camicia in bronzo a parete sottile viene pressata nel foro della piccola testa. Forare o fresare scanalature sulla piccola testa e sulla camicia per consentire alle gocce d'olio che schizzano di entrare nella superficie di accoppiamento tra la camicia lubrificante e lo spinotto del pistone.
Il corpo della biella è un lungo elemento che subisce notevoli sollecitazioni durante il funzionamento. Per evitare flessioni e deformazioni, il corpo della biella deve avere sufficiente rigidità. Per questo motivo, la maggior parte dei corpi della biella dei motori automobilistici adotta una sezione trasversale a forma di I, che può ridurre al minimo la massa mantenendo al contempo sufficiente rigidità e resistenza. Anche i motori ad alto rinforzo utilizzano una sezione trasversale a forma di H. Alcuni motori utilizzano l'iniezione di olio a testa piccola della biella per raffreddare il pistone, il che richiede la perforazione di un foro passante longitudinalmente nel corpo della biella. Per evitare la concentrazione di sollecitazioni, la connessione tra il corpo della biella e le estremità piccola e grande adotta una transizione liscia ad arco circolare grande.
Per ridurre le vibrazioni del motore, è necessario limitare la differenza di massa di ogni biella del cilindro al range minimo. Quando si assembla il motore in fabbrica, viene generalmente misurato in grammi e raggruppato in base alla massa delle estremità grande e piccola della biella. Lo stesso set di bielle viene selezionato per lo stesso motore.
In un motore a V, i cilindri corrispondenti nelle colonne sinistra e destra condividono un perno di manovella e ci sono tre tipi di bielle: bielle parallele, bielle a forcella e bielle principali e ausiliarie.
Principali forme di danno
Le principali forme di danno alle bielle sono la frattura da fatica e la deformazione eccessiva. Le posizioni usuali della frattura da fatica sono tre aree ad alto stress sulla biella. Le condizioni di lavoro della biella richiedono che abbia elevata resistenza e resistenza alla fatica; Richiede anche sufficiente rigidità e tenacità. Nelle tecniche tradizionali di lavorazione delle bielle, vengono generalmente utilizzati materiali come acciaio 45, 40Cr o acciaio temprato e rinvenuto 40MnB, che hanno una durezza maggiore. Pertanto, vengono utilizzati nuovi materiali per bielle prodotti da aziende automobilistiche tedesche come acciaio microlegato ad alto tenore di carbonio C70S6 non temprato e rinvenuto, acciaio forgiato serie SPLITASCO, acciaio forgiato FRACTIM e acciaio forgiato S53CV-FS (tutti standard DIN tedeschi). Sebbene l'acciaio legato abbia elevata resistenza, è sensibile alla concentrazione di stress. Pertanto, è necessario porre requisiti rigorosi sulla forma e sul raccordo eccessivo della biella e prestare attenzione anche alla qualità della lavorazione superficiale per migliorare la resistenza alla fatica. In caso contrario, l'impiego di acciaio legato ad alta resistenza potrebbe non produrre i risultati attesi.