Nella meccanica, la biella è un piccolo elemento meccanico che serve a collegare due altri meccanismi necessari a dare al sistema un moto rotatorio e traslatorio. Nelle automobili, tale meccanismo è applicato nel sistema biella-manovella del motore, e serve a trasformare il moto rettilineo alternato in un moto rotatorio continuo, e viceversa.
Precisamente, nei motori delle automobili è collegata, alle sue estremità, col una manovella che appartiene all'albero motore, e con un pistone. In questo modo, fa in modo che accada quella rotazione che fa variare la posizione angolare rispetto a pistone e manovella.
Composizione della Biella del motore
E' costituita da tre parti principali, che sono la Testa, collegata alla manovella; il piede, detto anche cappello, che è collegato in maniera vincolante al pistone; e per finire il fusto, ovvero la parte fra le due altre estremità, che ha diverse forme.
Viste le caratteristiche e lo scopo cui è destinata, deve essere composta da un materiale assai resistente alle varie sollecitazioni cui è sottoposta. Infatti, la biella subisce azioni sia lungo il proprio asse, sia altre sollecitazioni flettenti a seconda del ciclo del motore.
I materiali in cui più spesso è fabbricata la biella sono la plastica, le leghe di alluminio; ma questi due materiali hanno di recente lasciato il posto all'acciaio al Nichel Cromo Molibdeno, e al Titanio. Quest'ultimo materiale è utilizzato in particolar modo per le bielle ad uso sportivo.
Per dare maggiore resistenza alla biella in Titanio e acciaio, è necessario sottoporle a lavorazioni particolari, quali la lavorazione dal pieno, o le cosiddette sabbiatura (procedimento meccanico attraverso cui viene erosa la parte più superficiale di un materiale, con un getto di sabbia ed aria) e la pallinatura.
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.
