L'evoluzione delle bielle da corsa | Tecnica

Le bielle sono organi meccanici fortemente sollecitati. Logico che di loro si parli spesso data la funzione assolutamente vitale che svolgono.

Lo abbiamo fatto anche di recente sulle nostre pagine ma in questo caso trattiamo l’argomento in un’ottica differente, descrivendo l’evoluzione che esse hanno subito nel corso degli anni fino ad arrivare alla situazione odierna. E un solo articolo non basterà…

Due tipologie di bielle

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Per prima cosa occorre distinguere tra le due grandi tipologie nelle quali rientrano le bielle, a seconda che abbiano la testa in un sol pezzo o scomponibile; in questo secondo caso essa è dotata di un cappello amovibile, cosa che rende possibile il loro montaggio sugli alberi a gomiti monolitici. Per molti anni tutte le moto da corsa sono state dotate di alberi compositi lavoranti su cuscinetti volventi, cosa che nel caso dei motori veloci rende necessario l’impiego di bielle con testa in un sol pezzo.

I cuscinetti di banco potevano essere a rulli o a sfere ma per la testa della biella si impiegavano sempre dei rullini, guidati e separati uno dall’altro da una gabbia (già all’inizio degli anni Cinquanta i rullini sciolti appartenevano al passato). Nell’ambito delle bielle di questo tipo (ovvero prive di cappello) occorre fare una leggera suddivisione separando quelle dei motori a quattro tempi da quelle dei due tempi.

Il compito che svolgono è lo stesso in entrambi i casi ma le condizioni nelle quali esse lavorano, e quindi anche le sollecitazioni, sono lievemente diverse. Tanto per cominciare nei 2T agli alti regimi la lubrificazione del cuscinetto di biella spesso è ben lontana dall’essere ottimale. L’olio arriva sotto forma di nebbia e con certe architetture motoristiche la corrente d’aria che lo trasporta non va direttamente a lambire la testa della biella, come auspicabile.

Inoltre i passaggi attraverso i quali il lubrificante può raggiungere i rullini e le piste di rotolamento non sono certamente ampi, nonostante la presenza nella testa di fresature per il passaggio dell’olio. Ciò ha portato diversi costruttori ad adottare per la biella una guida assiale superiore (tra le portate del pistone), in modo da lasciare più spazio tra la testa e gli spallamenti dell’albero attraverso il quale può passare l’olio. Se la lubrificazione è scarsa e la velocità è elevata, la temperatura diventa localmente molto alta, con i risultati che si possono immaginare. È per questa ragione che il cuscinetto di biella è il componente più critico nei motori a due tempi di altissime prestazioni.

Il carico dei gas agisce sul pistone durante la fase di compressione e (in modo assai più vigoroso) durante la successiva fase di espansione. Nei 4T ci sono poi due altre corse del pistone (ossia un giro dell’albero) nelle quali a prevalere sono le forze d’inerzia mentre quelle dovute ai gas sono pressoché trascurabili. La biella è sollecitata sia a trazione che a compressione.

Bielle e motori a due e quattro tempi

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Nei motori a due tempi però l’intero ciclo di funzionamento si svolge in un solo giro dell’albero e la biella lavora praticamente sempre a compressione. Quando il pistone sale verso il PMS comprime sempre del gas sopra di sé. È a questo punto chiaro per quale ragione di norma le teste delle bielle per i motori a quattro tempi di alte prestazioni sono dotate di nervature di irrigidimento che si estendono tutto attorno all’occhio mentre quelle destinate ai 2T ne sono usualmente prive.

Una differenza significativa è costituita dal fatto che nelle bielle destinate ai due tempi l’occhio del piede ha pareti dalla elevata durezza e dalla eccellente finitura in quanto su di esse devono lavorare dei rullini (ciò significa che le pressioni di contatto sono estremamente elevate). In quelle dei 4T nel piede vi è una bussola o in alternativa lo spinotto lavora direttamente sull’acciaio dell’occhio.

La gabbia del cuscinetto di biella, alloggiato nella testa, deve abbinare la massima leggerezza a una elevata resistenza meccanica (particolarmente sollecitati risultano i traversini). Occorre qui tenere presente che oltre alla forza centrifuga essa ha a che fare con quelle d’inerzia, che aumentano esse pure con il quadrato del regime di rotazione. La gabbia e (soprattutto) i rullini hanno una certa massa e quindi oppongono resistenza alle variazioni di velocità. La biella è dotata di un movimento pendolare fulcrato nello spinotto che va a sommarsi con quello di rotazione (il perno di manovella gira all’interno della testa di biella) e che determina continui cambiamenti della velocità del cuscinetto.

L’inerzia diventa quindi una grande nemica e la necessità di sopportare senza problemi le relative forze rende necessari l’impiego di un materiale dalle caratteristiche adeguate e un dimensionamento appropriato. I rullini strisciano contro i traversini a causa della forza centrifuga, delle continue accelerazioni e decelerazioni (alle quali sono sottoposti unitamente alla gabbia) e della repentina applicazione del carico dei gas.

Come vengono lavorate le bielle? scoprilo nella prossima pagina