Motorsport

L'albero motore è l'organo che raccoglie la potenza fornita dagli stantuffi e la trasmette all'utilizzatore, nel nostro caso il cambio e la successiva trasmissione. Esso trasforma, assieme alle bielle, il moto alternato dei pistoni in moto rotatorio. E' dotato di una serie di manovelle alle quali le bielle trasmettono gran parte della forza che i gas esercitano sui pistoni. Ad un'estremità dell'albero è fissato il volano che, per mezzo della frizione, trasmette il moto al cambio. L'albero a gomiti ruota su dei cuscinetti a guscio sottile (bronzine) che sono alloggiati nei supporti di banco ricavati nel basamento del motore. Il numero e la disposizione delle manovelle (ciascuna delle quali è costituita da un perno di biella e due bracci di manovella) dipende dal numero e dalla disposizione dei cilindiri. In questa sezione analizzeremo i principali materiali utilizzati per realizzare alberi motore stradali e da competizione, vedremo le diverse sollecitazioni alle quali è sottoposto un albero motore (flessione, torsione, taglio) e aggiungeremo informazioni via via sempre più approfondite ed allo stesso tempo in chiave semplificata in modo tale da renderle comprensibili a qualunque appassionato.

 

Sollecitazioni meccaniche

Guarda i video delle sollecitazioni cui è sottoposto un albero motore: torsione | flessione | taglio

 

Proprietà meccaniche degli acciai destinati agli alberi a gomito

Gli acciai impiegati nella realizzazione di alberi a gomito sottoposti a consistenti sollecitazioni sono:

40NiCrMo2 (40 nichel cromo molibdeno 2): in questi acciai la presenza del nichel migliora il complesso resistenza-tenacità, e il molibdeno ne aumenta la temprabilità e la durezza.

30NiCrMo12: questo acciaio è caratterizzato da una eccezzionale temprabilità e da resistenza a fatica anche con elevate temperature di esercizio.

39NiCrMo3: particolarmente indicato anche per organi meccanici di grosse dimensioni induriti superficialmente. Ha un'elevata durezza e tenacità. E' l'acciaio più utilizzato nell'industria meccanica auto e avio.

16NiCrMo2: particolarmente adatto per particolari di piccole e medie dimensioni di forma complessa come ad esempio alberi a gomito di tipo motociclistico. Adatto a tempra in olio grazie alla ridotta deformabilità a caldo conferita dal molibdeno.

36CrMn5 (36 cromo manganese 5): ha una buona durezza e tenacità. Può essere incrudito superficialmente, è il più economico e per questo largamente impiegato nell'industria delle piccole auto sportive.

L'ultimo acciaio elencato viene impiegato per alberi mediamente sollecitati a differenza degli altri che tollerano sollecitazioni molto più elevate grazie agli elementi di alligazione che contengono.

 

Elementi di alligazione

Nichel: migliora la resistenza alla corrosione, all'ossidazione a caldo, facilita il trattamento termico di tempra, aumenta la resilienza, aumenta l'allungamento percentuale a rottura e la duttilità, aumenta il carico di rottura a trazione, aumenta la durezza. Peggiora invece la lavorabilità alle macchine utensili e la conducibilità termica

Cromo: aumenta la resistenza alla corrosione ed all'ossidazione a caldo, facilita il trattamento termico di tempra, aumenta la durezza, aumenta la resilienza, aumenta il carico di rottura, aumenta la resistenza all'usura. Peggiora conducibilità termica e lavorabilità alle macchine utensili.

Molibdeno: aumenta la lavorabilità alle macchine utensili, aumenta il carico di rottura a trazione, aumenta la durezza, aumenta la resistenza all'usura, aumenta la resistenza alla corrosione ed all'ossidazione a caldo.

Manganese: aumenta la durezza, la resistenza all'usura, la resistenza alla corrosione ed all'ossidazione, il carico di snervamento e di rottura a trazione. Rende però l'acciaio suscettibile al riscaldo e pertanto diminuisce la resitenza a fatica.

 

Equilibratura albero motore

Operazione indispensabile per tutti i motori che raggiungeranno un elevato numero di giri. Per raggiungere il risultato l'albero viene appoggiato su dei grandi dischi liberi di ruotare montati su cuscinetti oppure su due affilati appoggi perfettamente orizzontali. In qualsiasi punto si ruoti l'albero se esso è staticamente equilibrato rimmarrà fermo, altrimenti ruoterà sino a raggiungere un nuovo equilibrio ossia con la parte più pesante in basso. Un motore perfettamente bilanciato gira meglio, da un pò di potenza in più poiché ha minori attriti e soprattutto dura più a lungo. Andrà comunque bilanciato anche dinamicamente per mezzo di un apposito macchinario. Dato l'ordine delle masse in gioco, la bilanciatura va effettuata a 1/10 di grammo per pistoni e bielle. Causa di un bilanciamento errato possono essere addirittura le camere di scoppio qualora non abbiano il medesimo volume e la medesima forma. Ciò porta a combustioni differenti e differenti sforzi sui diversi punti dell'albero motore.

 

Bronzine

Al giorno d'oggi le bronzine sono ricavate in una lega bimetallica alluminio stagno con caratteristiche non molto convincenti (almeno per i motori da corsa di media categoria). I costruttori ne hanno tratto un duplice vantaggio: l'alluminio ha permesso di incrementare i carichi unitari ma in caso di fusione bronzine-albero, quest'ultimo viene profondamente intaccato ed è da rettificare pesantemente se non da buttare. Questo non accadeva quando le bronzine avevano un dorso in acciaio, una lega intermedia di rame e piombo, uno strato in nichel per impedire che il quarto strato, un elettro deposito chiamato babbit in stagno, migrasse sotto. Erano le bronzine trimetalliche.

 

Volano

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