Blog

Apr 29, 2023

Materiali e selezione dei cuscinetti del motore

One thing every engine builder and even non-engine builder types know is that

Una cosa che tutti i costruttori di motori e anche i non costruttori di motori sanno è che il contatto metallo su metallo non è buono. È così grave che i costruttori di motori faranno di tutto per evitare che ciò accada. Anche i produttori di cuscinetti e le aziende di rivestimento lavorano duramente per garantire che i loro prodotti possano resistere a sollecitazioni estreme senza distruggere componenti costosi.

I gusci dei cuscinetti sono progettati per proteggere i componenti critici con cui interagiscono, come la manovella e le aste, ma le loro prestazioni nascondono molto più di quanto si pensi.

I migliori costruttori di motori che installano cuscinetti per lavoro sanno una o due cose su come ottenerne il massimo. Un costruttore afferma di seguire le impostazioni di gioco consigliate per i cuscinetti centrali, ma con i perni sul retro apre un po' di più il gioco per evitare che si afferri all'estremità della manovella mentre si muove.

L'albero motore è la parte mobile più pesante del motore, e quindi si potrebbe presumere che non si pieghi o si fletta, ma le pressioni di combustione e le richieste della trasmissione fanno sì che la manovella venga continuamente sollecitata al limite, soprattutto nelle applicazioni da corsa.

La scelta del cuscinetto adeguato per la propria applicazione è fondamentale per le prestazioni e la durata della struttura del motore poiché il cuscinetto svolge un ruolo fondamentale nel supportare l'albero motore che influenza anche la durata del motore. L'ultima cosa che un costruttore di motori desidera è l'affaticamento dei cuscinetti e ciò consente l'ingresso di scaglie di metallo nel sistema di lubrificazione.

I produttori di cuscinetti affermano che il gioco è sempre un problema e che per la maggior parte delle applicazioni è necessario utilizzare le specifiche di gioco consigliate. Nelle applicazioni a magazzino, gli spazi liberi sono importanti, ma le esigenze dei materiali vengono prese in considerazione dai produttori di cuscinetti quando specificano un'applicazione. Tuttavia, se stai effettuando un aggiornamento in qualche modo, cercando di ottenere più potenza, potrebbe essere necessario passare a materiali più robusti rispetto a quello che sarebbe risultato da quell'applicazione se si trattasse di un motore standard per autovetture.

Se stai cercando di estrarre più potenza, i cuscinetti in rame/piombo sono i più resistenti. Sebbene gli ingegneri dei cuscinetti affermino che per valutare la resistenza di un cuscinetto o di un materiale specifico si preoccupano principalmente del carico unitario del cuscinetto anziché dei numeri di potenza, è più o meno la pressione del cilindro a determinare le esigenze del cuscinetto. Secondo i nostri esperti di cuscinetti, le pressioni dei cilindri che raggiungono i 9.000 psi sono considerate il limite per l'alluminio e per qualsiasi cosa oltre a quella del trimetallo.

Per le applicazioni di serie, gli OEM sono passati da tempo ai cuscinetti bimetallici in alluminio perché sono poco costosi da produrre e possono durare migliaia di chilometri in più rispetto ai tipici cuscinetti trimetallici. Oggi, si prevede che i motori di serie durino 200.000 miglia o più, quindi un cuscinetto in alluminio ha più senso per queste applicazioni.

Ma dal punto di vista delle prestazioni, i cuscinetti trimetallici sono ancora i re per la loro capacità di carico e conformabilità. Questi cuscinetti devono essere durevoli ma allo stesso tempo in grado di gestire il film d'olio quando l'albero motore viene ruotato.

I cuscinetti in alluminio possono durare molto più a lungo in applicazioni con carichi leggeri grazie alla capacità di usura e alla durezza del composito di silicio che lucida l'albero motore e rimuove eventuali nodi o detriti o lo elimina. Ma c'è una grande differenza nei tassi di usura del cuscinetto trimetallico in rame/piombo e dei cuscinetti bimetallici in alluminio.

I cuscinetti devono camminare su una corda tesa perché, da un lato, sono necessari materiali duri e resistenti per la durata, la capacità di carico e l'indossabilità, ma dall'altro sono necessari materiali morbidi per la conformabilità quando le cose non sono allineate. L'integrabilità è una caratteristica della fase morbida così come le proprietà di scorrimento. Pertanto, quando si selezionano gli stili di cuscinetto, è necessario considerare l'applicazione del motore e provare a decidere qual è la cosa più importante di cui il motore ha bisogno.

Lo strato di rame/piombo in un cuscinetto trimetallico fornisce una capacità di carico di carico fino a 12.000 psi o superiore ed è particolarmente adatto per motori che producono 800 cavalli o più. Il rame, d'altra parte, non ha resistenza al grippaggio, quindi anche i cuscinetti trimetallici hanno un sottile rivestimento di Babbitt. Questo strato è una miscela di 87% piombo, 10% stagno e 3% rame. Il rivestimento fornisce potere lubrificante, resistenza al grippaggio e incorporabilità. Lo strato di Babbitt ha solitamente uno spessore compreso tra 0,001 e 0,0005.