Principali componenti del motore a pistoni alternativi

La biella è l'elemento di giunzione tra motore a pistoni e albero motore. L'asta è soggetta a trazione estrema e stress di compressione e flessione, mentre ospita anche le boccole dello spinotto e i cuscinetti dell’albero a gomiti. La lunghezza della biella è determinata dalla corsa del pistone e dal raggio contrappeso; qui l'altezza del motore può essere un fattore importante.

L’albero a gomiti dell’auto con le sue estensioni dell’asta converte il moto alternativo dei pistoni , trasmessogli dalle bielle, in moto rotatorio, producendo coppia effettiva disponibile alla fine dell'albero a gomiti. Le forze che agiscono sull’albero a gomiti sono caratterizzate da periodicità estremamente variabile e variano a seconda del luogo. Queste coppie e forze di flessione, e le vibrazioni secondarie che esse generano, rappresentano tutti fattori di stress intenso e molto complessi per lo stesso motore. Come risultato, le sue proprietà strutturali e i modelli di risposta vibrazionali contano su calcoli precisi e su dimensioni ben definite. Il design dell’albero a gomiti è ulteriormente complicato dalle condizioni statiche indeterminate derivanti dalla presenza pressoché ubiquitaria di cuscinetti di boccole multipli.

Il numero dei cuscinetti dell’albero motore è determinato principalmente dal fattore di carico complessivo e dalla velocità massima del motore. Per soddisfare le loro pressioni di esercizio intenso, tutti gli alberi a gomito dei motori diesel incorporano una principale di supporto prima e dopo ogni cilindro. Questa disposizione si trova anche nei motori ad accensione comandata ad alta velocità progettati per le alte potenze specifiche.

I tipi di albero a gomiti in alcuni piccoli motori SI progettati per funzionare a bassi coefficienti di carico a volte aumentano l'intervallo tra i cuscinetti del basamento a 2 cilindri per ridurre le spese. Il numero di contrappesi dipende anche dai criteri di cui sopra.

Lo stress e i coefficienti di carico sono anche una considerazione primaria nella scelta dei materiali e dei processi produttivi. Un albero a gomiti molto stressato è di solito molto forgiato. Negli alberi a gomiti di motori più piccoli e meno stressati, incorporare il duplice vantaggio di peso inferiore e meno spese sta diventando sempre più popolare.