Biela de pistó: finalitat, disseny, falles principals

La biela del pistó és un element del mecanisme de la manovella, a causa del qual l'energia es transmet al cigonyal quan s'encén la mescla aire-combustible. És un detall clau, sense el qual és impossible convertir moviments alternatius en circulars.

Tingueu en compte com es disposa aquesta peça, quins són els mal funcionaments, així com les opcions de reparació.

Disseny de biela

La biela funciona sobre el principi dels pedals en una bicicleta, només el paper de les potes del motor és el pistó que es mou al cilindre. En funció de la modificació del motor, el mecanisme de manovella té tantes bieles com cilindres hi ha al motor de combustió interna.

Aquest detall té tres elements clau:

• cap de pistó;
• cap de manovella;
• vareta de potència.

Cap de pistó

Aquest element de la biela és una peça d’una sola peça sobre la qual es fixa el pistó (s’insereix un dit a les orelles). Hi ha opcions de dits flotants i fixes.

El passador mòbil s’instal·la en una boixa de bronze. Cal que la peça no es desgasti tan de pressa. Tot i que sovint hi ha opcions sense casquets. En aquest cas, hi ha un petit buit entre el passador i el cap, a causa del qual la superfície de contacte està millor lubricada.

La modificació del pin fix requereix més precisió en la fabricació. En aquest cas, el forat del cap serà més petit que el del passador.

La forma trapezoïdal del cap augmenta la zona sobre la qual recolza el pistó. Atès que aquest element està exposat a càrregues pesades, es fabrica amb una forma que pot suportar-los durant un llarg període.

Cap de manovella

A l'altre costat de la biela hi ha un cap de manovella, el propòsit del qual és connectar el pistó i la biela al cigonyal KSHM. Molt sovint, aquesta part és plegable: la tapa s’uneix a la biela mitjançant una connexió cargolada. Per fer que aquest element es desgasti menys a causa de la fricció constant, s’insereixen revestiments entre les parets del cap i la manovella. Es desgasten amb el pas del temps, però no cal substituir tota la biela.

El capçal de manovella està fabricat amb una precisió extrema perquè els cargols no s’afluixin durant el funcionament del mecanisme i el motor no necessiti un manteniment complex i costós.

Si la tapa del cap està desgastada, la decisió més encertada seria substituir-la per una idèntica, que es fa específicament per a aquest tipus de motors, en lloc de buscar un analògic més barat. Durant la fabricació es tenen en compte les tensions mecàniques i tèrmiques, de manera que els enginyers seleccionen el material adequat i també determinen el pes exacte de la peça.

Hi ha dos tipus de bieles:

• connexió d'espiga en angle recte (s'utilitza en motors en línia);
• connexió amb un angle més nítid a l'eix central de la peça (s'utilitza en motors fabricats en forma de V).

El capçal de manovella també té un coixinet de màniga (que recorda el coixinet principal de l’eix del cigonyal). Es fabrica amb acer d'alta resistència. El material és resistent a càrregues elevades i té propietats antifricció.

Aquest element també necessita una lubricació constant. És per això que, abans de començar a moure’s després d’una aturada del cotxe, cal deixar una mica el motor al ralentí. En aquest cas, l’oli entrarà en tots els components abans de carregar-los.

Vareta de potència

Aquesta és la part principal de la biela, que té un disseny de biga en I (a la secció s’assembla a la lletra H). A causa de la presència de reforços, aquesta peça és capaç de suportar càrregues pesades. Les parts superior i inferior (caps) s’amplien.

Convé recordar alguns fets relacionats amb les barres elèctriques:

• el seu pes en tot el motor ha de ser el mateix, per tant, en substituir-lo, s’ha de tenir en compte que fins i tot petites desviacions poden desestabilitzar el funcionament del motor de combustió interna;
• en les modificacions de gasolina, s’utilitzen bieles menys duradores, ja que per encendre el gasoil al cilindre es crea una pressió que és diverses vegades superior a la compressió d’un motor convencional;
• si s'adquireix una biela més pesada (o viceversa - més lleugera), abans d'instal·lar-la, totes les parts s'ajusten pel pes en bàscules precises.

Materials per a la producció de bieles

En un esforç per fer les peces del motor més lleugeres, alguns fabricants utilitzen fàcilment materials d’aliatge per fabricar bieles. Però la càrrega d’aquests elements no es redueix. Per aquest motiu, l’alumini poques vegades s’utilitza. En la majoria dels casos, el metall base utilitzat per fabricar bieles és de ferro colat.

Aquest metall és molt resistent a les tensions mecàniques i tèrmiques. I ja s’ha desenvolupat el mètode de colada, que facilita el procés de fabricació de peces. Aquestes bieles s’utilitzen en motors de gasolina.

Per als motors dièsel, com ja es va assenyalar, es necessita un material especialment durador. Per aquest motiu, s’utilitza acer d’aliatge alt. El mètode de processament és la forja en calent. Atès que s’utilitzen tecnologies més complexes per a la producció i el material és més car que el ferro colat, les peces són molt més cares que les parts del ferro colat.

Els models esportius utilitzen aliatges lleugers (titani i alumini), facilitant així el disseny de la unitat de potència (en alguns casos fins al 50 per cent).

Els cargols de subjecció sempre són d’acer d’aliatge alt, ja que, a més de les tensions tèrmiques, els seus fils estan constantment sotmesos a forts moviments de trencament.

Per què fallen les bieles?

El motiu més important per a la fallada de la biela és el desgast natural dels seus elements. El cap superior (pistó) es trenca amb menys freqüència. Més sovint es treballa el mateix recurs que tot el motor. Aquí hi ha alguns motius més per a la fallada de la biela:

• deformació com a conseqüència de la col·lisió del pistó amb la culata;
• la formació de grapat a causa de l’entrada de material abrasiu a la superfície de l’insert (per exemple, el filtre d’oli s’ha trencat i l’oli usat no es neteja de partícules estranyes);
• a causa de la fam de petroli, es pot danyar el coixinet pla (això es pot determinar durant una revisió important).

Després del motiu natural, el segon meta és un lubricant inadequat o de baixa qualitat. Per aquest motiu, tots els automobilistes han de recordar que els canvis d’oli regulars s’han de produir en el termini establert pel fabricant, fins i tot si el cotxe no circula amb tanta freqüència. El petroli perd les seves propietats amb el pas del temps, cosa que pot afectar negativament la capacitat de manteniment del motor de combustió interna.

Reparació de bieles

La reparació de bieles no és possible en tots els casos. Aquesta operació es pot realitzar si:

• deformació de la barra de suport;
• augment del joc del cap del pistó;
• augmentant l’espai lliure del cap de manovella.

Abans de la reparació, es realitza una inspecció visual de la peça. Mitjançant un comptador intern es mesura el diàmetre i totes les distàncies de la biela. Si aquests indicadors es troben dins del rang normal, no cal canviar les bieles.

Si la barra es deforma, no s’ha d’ignorar, ja que la distribució desigual de la càrrega comportarà la destrucció de la superfície del cilindre, un augment del desgast del cigonyal i del propi pistó.

La deformació de la biela sempre s’acompanya d’un augment del soroll del motor fins i tot a baixes revolucions. És extremadament difícil solucionar aquest defecte, per tant, en aquest cas, la peça simplement es canvia per una de nova.

En cas que hi hagi un buit inadequat, la tapa del cap s'adorneix a la mida adequada de la subjecció que cal instal·lar. Per no treure un mil·límetre addicional, heu d’utilitzar un torn especial amb un broquet avorrit.

Si hi ha un desgast al cap del pistó, s’han d’utilitzar revestiments especials de reparació, la mida dels quals correspongui al joc requerit. Per descomptat, mentre el motor està en marxa, la boixa frotarà i prendrà la forma desitjada.

Quan utilitzeu casquets, comproveu si el forat del revestiment i el cap coincideixen: l’oli hi circula fins al passador. En cas contrari, la reparació no allargarà la vida útil del motor, sinó que, al contrari, reduirà dràsticament el seu recurs (al cap i a la fi, l’automobilista pensa que el motor està “apagat” i no necessita una reparació immediata, però, de fet, les parts tenen gana de petroli).

Després de l’edició, s’ha de pesar les peces perquè no apareguin vibracions desagradables al motor a causa de la diferència de pes.

Preguntes i respostes:

Com comprovar la biela per una el·lipse? La geometria de la biela es comprova amb un equip especial. Si la biela està lleugerament deformada, això no es pot determinar a ull. Per a això, s'utilitza un calibre intern o una màquina especialitzada.

De què està feta la biela? Des de la barra, el capçal superior del pistó, el capçal inferior de la manovella. El cap del pistó està connectat al pistó amb un passador i el capçal de la manovella està connectat al coll de la manovella.