Da cosa è costituito il gruppo pistone?
Il gruppo pistone è una parte importante del motore dell'automobile, che è composto principalmente dai seguenti sei componenti:
1. Pistone: Fa parte della camera di combustione ed è dotato di diverse scanalature per l'installazione delle fasce elastiche.
2. Fascia elastica del pistone: viene installata sul pistone per garantire la tenuta, solitamente composta da una fascia di gas e una fascia di olio.
3. Spinotto del pistone: collega il pistone alla piccola testa della biella; esistono due modalità: flottante completo e semi-flottante.
4. Biella del pistone: biella che collega il pistone all'albero motore, divisa in testa grande e testa piccola su entrambi i lati; la testa piccola è collegata al pistone, la testa grande all'albero motore.
5. Cuscinetto di biella: un componente di lubrificazione installato nella testa di biella.
6. Bullone della biella: bullone che fissa l'estremità grande della biella all'albero motore.
La fascia elastica del pistone è il componente fondamentale all'interno di un motore a combustione interna; insieme al cilindro, al pistone e alla parete del cilindro, garantisce la tenuta del gas di combustione. I motori automobilistici più comuni sono quelli diesel e quelli a benzina. A causa delle diverse prestazioni dei loro carburanti, le fasce elastiche utilizzate non sono le stesse. Inizialmente, le fasce elastiche erano realizzate tramite fusione, ma con il progresso tecnologico sono nate le fasce elastiche in acciaio ad alte prestazioni. Con il continuo miglioramento delle funzionalità del motore e dei requisiti ambientali, sono state sviluppate diverse applicazioni di trattamento superficiale avanzato, come la spruzzatura termica, la galvanica, la cromatura, la nitrurazione in fase gassosa, la deposizione fisica, il rivestimento superficiale, la fosfatazione di zinco e manganese, che hanno notevolmente migliorato le prestazioni della fascia elastica.
Il perno del pistone serve a collegare il pistone alla biella e a trasmettere la forza esercitata dal pistone alla biella, o viceversa.
Il perno del pistone è soggetto a un elevato carico d'impatto periodico in condizioni di alta temperatura e, poiché l'angolo di oscillazione del perno all'interno del foro non è ampio, è difficile che si formi un film lubrificante, con conseguente scarsa lubrificazione. Per questo motivo, il perno del pistone deve possedere sufficiente rigidità, resistenza e resistenza all'usura. La sua massa deve essere la più piccola possibile e il perno e il foro devono avere un gioco di accoppiamento adeguato e una buona qualità superficiale. In generale, la rigidità del perno del pistone è particolarmente importante: una deformazione per flessione del perno può causare danni alla sede del perno.
In sintesi, la condizione di lavoro del perno del pistone è caratterizzata da un elevato rapporto di pressione, dall'impossibilità di formazione di un film d'olio e da una deformazione non coordinata. Pertanto, la sua progettazione richiede un'elevata resistenza meccanica e all'usura, nonché un'elevata resistenza alla fatica.
Il corpo della biella è composto da tre parti: la parte collegata al perno del pistone è chiamata testa piccola della biella; la parte collegata all'albero motore è chiamata testa grande della biella; e la parte che collega la testa piccola alla testa grande è chiamata corpo della biella.
Per ridurre l'usura tra la piccola testa e il perno del pistone, la boccola in bronzo a parete sottile viene pressata nel foro della piccola testa. Forare o fresare delle scanalature nelle piccole teste e nelle boccole per consentire all'olio di penetrare nella superficie di accoppiamento tra la boccola di lubrificazione e il perno del pistone.
Il corpo della biella è una lunga asta e, poiché le forze in gioco sono elevate, per evitare deformazioni dovute alla flessione, deve possedere una rigidità sufficiente. Per questo motivo, il corpo della biella nei motori per autoveicoli adotta perlopiù una sezione a I, che consente di minimizzare la massa mantenendo rigidità e resistenza adeguate, mentre i motori ad alta resistenza presentano una sezione a H. Alcuni motori utilizzano pistoni con testa piccola e raffreddamento ad olio, per i quali è necessario praticare un foro longitudinale nel corpo della biella. Per evitare concentrazioni di stress, il corpo della biella, la testa piccola e la testa grande sono collegate da un ampio giunto circolare liscio.
Per ridurre le vibrazioni del motore, la differenza di qualità della biella del cilindro deve essere ridotta al minimo, nell'assemblaggio del motore in fabbrica, generalmente in grammi come unità di misura a seconda della massa della biella, grande o piccola, per lo stesso motore si sceglie la stessa serie di bielle.
Nei motori a V, i cilindri corrispondenti nelle colonne di sinistra e di destra condividono un perno di manovella, e la biella si presenta in tre forme: biella parallela, biella a forcella e biella principale e ausiliaria.
Le piastre che vengono montate sulle staffe fisse dell'albero motore e del blocco cilindri e che svolgono la funzione di cuscinetto e lubrificazione sono generalmente chiamate pattini di appoggio dell'albero motore.
I cuscinetti dell'albero motore si dividono generalmente in due tipi: cuscinetti a strisciamento (Figura 1) e cuscinetti flangiati (Figura 2). I cuscinetti flangiati non solo supportano e lubrificano l'albero motore, ma svolgono anche la funzione di posizionamento assiale dell'albero motore (sull'albero motore è presente un solo punto per l'installazione del dispositivo di posizionamento assiale).
Quando utilizziamo i bulloni delle bielle, riscontreremo numerosi problemi, tra cui problemi estetici, problemi di tolleranza della lunghezza, problemi di frattura, problemi di filettatura dei denti, problemi riscontrati durante l'installazione e così via.
Il metodo più semplice consiste nel testare il bullone della biella, individuare il problema e sostituirlo. Il test del bullone della biella richiede una procedura specifica. Il bullone della biella è un componente importante che collega la sede del cuscinetto di biella al coperchio del cuscinetto. Durante il montaggio, il bullone della biella è soggetto alla forza di precarico e, successivamente, alla forza d'inerzia alternata durante il funzionamento del motore diesel a quattro tempi. Il diametro del bullone della biella è ridotto a causa delle limitazioni imposte dal diametro del perno di manovella e dalla dimensione della sporgenza esterna della testa di biella.
Un bullone che collega il coperchio diviso della biella all'estremità grande della biella stessa. Su ogni coppia di cuscinetti, in genere si utilizzano due o quattro bulloni per biella per fissarli. Il tipo di bullone varia. La testa è spesso lavorata con un piano di posizionamento o un blocco convesso per l'installazione e l'incastro con la superficie di supporto del cuscinetto, in modo da impedire la rotazione del bullone della biella durante il serraggio del dado. Il diametro del corpo del bullone in corrispondenza di ciascuna sezione della superficie del cuscinetto è grande, in modo da poterlo posizionare con il foro del bullone durante l'assemblaggio; il diametro della restante parte del corpo del bullone è inferiore al diametro del foro del bullone e la lunghezza è maggiore, in modo da ridurre il carico sulla parte filettata quando è soggetta a flessione e carico d'urto. La parte filettata adotta solitamente una filettatura fine con elevata precisione.
Per evitare che il collegamento filettato si allenti, il bullone della biella è dotato di un dispositivo antiallentamento permanente, generalmente costituito da una coppiglia, una rondella antiallentamento e una placcatura in rame sulla superficie della filettatura. I bulloni della biella sono spesso soggetti a carichi alternati, che possono facilmente causare danni da fatica e rotture, con conseguenze estremamente gravi. Pertanto, sono spesso realizzati in acciaio legato di alta qualità o acciaio al carbonio di alta qualità, e sottoposti a trattamento termico di tempra. Durante la manutenzione, è necessario prestare attenzione al controllo del serraggio per prevenire l'allentamento; smontare regolarmente il bullone per verificare la presenza di crepe, allungamenti eccessivi, ecc., e sostituirlo tempestivamente se necessario. Durante l'installazione, è necessario incrociare e serrare gradualmente secondo la forza di precarico prescritta, che non deve essere né eccessiva né insufficiente, al fine di evitare incidenti come la rottura del bullone della biella durante il lavoro.
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