gli alberi a gomito nella moto

Gli alberi a gomito  adottati nelle moto possono essere di due tipi o compositi o monolitici  ovvero in un solo pezzo  e compositi questi ultimi sono gli unici che vengono utilizzati nei motori a due tempi

alberi a gomiti monolitici

Gli alberi in un sol pezzo si trovano una applicazione  assai vasta specialmente  per quanto concerne i pluricilindrici essi  vengono realizzati  in acciaio  legato mediante fucinatura

questo tipo di albero richiede l'adozione di cuscinetti ad attrito radente in alcuni casi si utilizzano cuscinetti volventi  per i due perni di banco  esterni  sui quali i ovviamente i cuscinetti vengono inseriti

Gli alberi a gomiti monolitici subiscono trattamenti quali la cementazione  nitrurazione e la nitrurazione morbida  ecc. che ne induriscono i perni  e migliorano le caratteristiche antiusura  aumentandone  quindi la durata

In fase di fabbricazione  su di essi si effettuano  controlli rigorosissimi per quanto riguarda  l'allineamento  dei perni di banco  e il posizionamento  di quelli di biella  la loro forma  e le loro dimensioni nonché la finitura superficiale

le due estremità  di ogni perno  devono risultare opportunamente  raccordate con gli spallamenti  ricavati dai bracci di manovella

alberi di tipo composito

ruotano su cuscinetti volventi  che vengono installati sia sui perni  di banco che su quelli di biella 

Per i monocilindrici  sia a due che a quattro tempi  si utilizzano  generalmente solo alberi di questo tipo

Se prendiamo come esempio l'albero di un monocilindrico tipico avremo due perni di banco  ciascuno dei quali è solidale  con un volantino in modo  da formare un semialbero

I due volantini vengono collegati  mediante  l'asse di accoppiamento  (ovvero il perno della biella) il quale  è inserito con una certa interferenza negli appositi fori ricavati nei volantini stesso

Il montaggio si effettua mediante pressa idraulica dopo tale operazione l'albero deve venire accuratamente centrato  (i due perni di banco devono risultare perfettamente coassiali)

Il controllo  dell'allineamento  dei perni di banco  si effettua per mezzo di due  blocchi a V (o due contropunte ) e due comparatori centesimali

Quando un cuscinetto  di biella è di tipo volvente  generalmente  esso è costituito  da una serie di rullini ingabbiati  che lavorano direttamente sull'interno della testa di biella e sull'asse di accoppiamento  questi ultimi  costituendo  essi stessi le piste di rotolamento dei rul

lini  devono essere entrambi di acciaio  cementato  ed essere perfettamente levigati

i prinicipali componenti del motore Gli alberi a gomito

Gli alberi a gomito  adottati nelle moto possono essere di due tipi o compositi o monolitici  ovvero in un solo pezzo  e compositi questi ultimi sono gli unici che vengono utilizzati nei motori a due tempi

alberi a gomiti monolitici
Gli alberi in un sol pezzo si trovano una applicazione  assai vasta specialmente  per quanto concerne i pluricilindrici essi  vengono realizzati  in acciaio  legato mediante fucinatura
questo tipo di albero richiede l'adozione di cuscinetti ad attrito radente in alcuni casi si utilizzano cuscinetti volventi  per i due perni di banco  esterni  sui quali i ovviamente i cuscinetti vengono inseriti
Gli alberi a gomiti monolitici subiscono trattamenti quali la cementazione  nitrurazione e la nitrurazione morbida  ecc. che ne induriscono i perni  e migliorano le caratteristiche antiusura  aumentandone  quindi la durata
In fase di fabbricazione  su di essi si effettuano  controlli rigorosissimi per quanto riguarda  l'allineamento  dei perni di banco  e il posizionamento  di quelli di biella  la loro forma  e le loro dimensioni nonché la finitura superficiale
le due estremità  di ogni perno  devono risultare opportunamente  raccordate con gli spallamenti  ricavati dai bracci di manovella

alberi di tipo composito
ruotano su cuscinetti volventi  che vengono installati sia sui perni  di banco che su quelli di biella 
Per i monocilindrici  sia a due che a quattro tempi  si utilizzano  generalmente solo alberi di questo tipo
Se prendiamo come esempio l'albero di un monocilindrico tipico avremo due perni di banco  ciascuno dei quali è solidale  con un volantino in modo  da formare un semialbero
I due volantini vengono collegati  mediante  l'asse di accoppiamento  (ovvero il perno della biella) il quale  è inserito con una certa interferenza negli appositi fori ricavati nei volantini stesso
Il montaggio si effettua mediante pressa idraulica dopo tale operazione l'albero deve venire accuratamente centrato  (i due perni di banco devono risultare perfettamente coassiali)
Il controllo  dell'allineamento  dei perni di banco  si effettua per mezzo di due  blocchi a V (o due contropunte ) e due comparatori centesimali
Quando un cuscinetto  di biella è di tipo volvente  generalmente  esso è costituito  da una serie di rullini ingabbiati  che lavorano direttamente sull'interno della testa di biella e sull'asse di accoppiamento  questi ultimi  costituendo  essi stessi le piste di rotolamento dei rul
lini  devono essere entrambi di acciaio  cementato  ed essere perfettamente levigati

i principali componenti del motore - bielle e spinotti

 il pistone è vincolato alla biella  tramite un perno cilindrico  tubolare detto "spinotti  che viene realizzato in acciaio ad alta resistenza ed è dotato di una elevata finitura superficiale (tanto che la sua  superficie  appare lucidissima  e perfettamente liscia)
In genere lo spinotto viene inserito con lievissimo gioco sia nelle portate del pistone sia del piede  di biella ed è vincolato  assialmente  da due anelli elastici in filo di acciaio  o a volte da seeger che vengono alloggiati  in apposite cave
lo spinotto flottante  può lavorare  all'interno del piede  di biella su una bussola in bronzo installata a pressione è questa tradizionalmente la soluzione  impiegata in Europa
I costruttori giapponesi preferiscono invece fare lavorare lo spinotto direttamente sull'acciaio della biella

la biella

Collega il pistone al quale è vincolata tramite lo spinotto all'albero a gomiti  è in acciaio e viene  realizzata mediante fucinatura si tratta di un organo  molto sollecitato che richiede una progettazione molto accurata
in campo motociclistico le  bielle adottate sono di due tipi  con testa in un solo pezzo (che vanno impiegate su alberi motore di tipo composito  e di norma lavorano  su rullini ingabbiati) o con testa scomponibile (dotata di un cappello)
In questo secondo caso  all'interno di una testa di biella vengono alloggiati due semicuscinetti a guscio sottile e l'albero motore è invariabilmente  in un sol pezzo
Il cappello  viene unito alla biella mediante viti in acciaio in altissima resistenza e viene correttamente posizionato mediante l'impiego  di grani di riferimento o di denti triangolari  realizzati sulle superfici di unione spesso le viti di fissaggio hanno un gambo calibrato e assicurano quindi anche il corretto  posizionamento del cappello della biella
Queste viti possono essere "passanti" e andarsi a inserire con l'estremità filettata in un dado è la soluzione più comunemente utilizzata) oppure essere mordenti ovverossia  inserirsi  direttamente in fori filettati praticati nella biella stessa
Naturalmente tra il perno  di manovella e il cuscinetto  della testa  di biella (detto  anche cuscinetto di biella) deve esistere un certo gioco diametrale del valore di alcuni centesimi di millimetro
la testa di bella  deve inoltre presentare un certo gioco assiale tra i due spallamenti del perno di manovella

i principali componenti del motore . I SEGMENTI RASCHIAOLIO

questo tipo di semento rappresenta in genere delle feritoie per permettere i passaggio dell'olio  che lambito dalle pareti  viene nuovamente inviato nella coppa
Sul fondo della cava raschiaolio  e piuttosto spesso anche subito sotto di esso  vengono praticati dei fori  attraverso i quali  gran parte dell'olio  "raschiato"  dal segmento  passa all'interno del pistone 
Molti segmenti  raschiaolio sono costituiti da due anelli di acciaio più una molla distanziatrice  che li tiene premuti contro le pareti del cilindro
Spesso i Segmenti  sono cromati  sulla superficie esterna (quella cioè di contatto con la canna)  è da notare che in questo caso essi potranno lavorare solo in cilindri che non abbiano la canna cromata
Abbastanza usato è pure un riporto di molibdeno  metallico  sempre sulla superficie esterna come pure una certa applicazione trova il trattamento superficiale di sosfatizzazione (che di norma viene utilizzato  per segmenti  montati nella seconda cava)
Una funzione molto importante dei segmen
ti è quella di tramettere alle parte del cilindro gran parte del calore che è stato assorbito dal cielo del pistone

i principali componenti del motore - VERIFICA DEI SEGMENTI

I segmenti sono dotati  di un' apertura che ne permette l'installazione nelle cave del pistone e che dopo il montaggio  assicura loro una certa elasticità  e permette quindi che rimangano sempre in contatto con le pareti del cilindro
Il valore di questa apertura ovvero la distanza che c'è tra  le estremità  di ogni segmento  viene accuratamente determinato in fase di progetto e di sperimentazione
E' quindi molto importante che essa venga verificata  con la massima cura prima di procedere alla installazione  (un'apertura troppo piccola  causerebbe un grippaggio  del segmento nella canna)
Molto importante è anche il gioco  assiale  che ogni  segmento  deve avere nella propria cava che non dovrà scostarsi dai  valori previsti dalla casa  costruttrice (se esso è troppo ridotto  o eccessivo  si avranno gravi problemi di tenuta)

sezione dei segmenti

tra  le varie forme dei segmenti  le sezioni più comuni sono  in genere quella rettangolare e quella trapezoidale non mancato  tutta via esempi di varie altre forme
nei motori a due tempi  ad alte prestazioni  vengono talvolta impiegati segmenti a sezione a L E' da tenere presente che assai spesso anche i segmenti  che esteriormente sembrano essere  perfettamente rettangolari  sono dotato i un verso  di montaggio
questo è in genere indicato dalla scrittura TOP o ALTO  o anche semplicemente  da una lettera stampigliata su una faccia del segmento stesso

i principali componenti dl motore - I SEGMENTI

Dato che  come già detto  è indispensabile  che tra pistone e canna del cilindro  vi sia sempre un piccolo gioco  è evidente che per evitare che attraverso esso si verifichi  un trafilamento di gas (che durante la fase di espansione tenderanno a passare dalla camera di combustione al basamento ) e un passaggio di olio ( che tenderà a penetrare nella camera di combustione) il pistone stesso deve essere dotato di elementi in grado di assicurare la tenuta di esso e le pareti del cilindro
Vengono utilizzati  i segmenti o fasce elastiche che sono costituiti da anelli in ghisa (o talvolta in acciaio)  che vengono alloggiati nella "cave" praticamente nella testa del pistone sopra lo spinotto
Nei motori a quattro tempi  si adottano di norma due segmenti di tenuta installati  nelle prime due cave e un segmento raschiaolio  per ogni pistone
Nei motori a quattro tempi destinati a impiego agonistico (gare di velocità ) si usano sovente  pistoni dotati di due soli segmenti (uno di tenuta uno raschiaolio) al fine di limitare le perdite per attrito
per evitare che i segmenti  possano ruotare nelle loro cave  e che vi possa quindi essere il rischio che le loro estremità si vadano a incastrare  nelle luci praticate nelle pareti  del cilindro con conseguenze facilmente immaginabili  nei motori a due tempi  in ogni cava vi è un grano di arresto  che impedisce  al segmento qualunque possibilità di spostamento

i principali componenti del motore -RETTIFICA DEL CILINDRO

il gioco tra pistone e cilindro  al montaggio è dell'ordine di alcuni  centesimi di millimetro
dopo elevatissime  percorrenze chilometriche a causa dell'usura il gioco tra pistone e cilindro  aumenta fino a superare il valore massimo ammesso dal costruttore  per il funzionamento  normale del motore  (limite di usura)
quando ciò accade  come pure  qualora la canna del cilindro  risulti danneggiata  e esempio  da un grippaggio oppure ed è il caso  più frequente quando essa abbia assunto un'ovalizzazione  o una conicità superiori ai limiti massimi consentiti previsti  dalla casa è necessario  rialesare e levigare la canna  e installare un nuovo pistone  con diametro maggiorato
le operazione di rialesatura  e di levigatura ( non effettuabili  su cilindri con canna cromata o al nichel-carburo di silicio ) necessarie per portare la canna al diametro voluto  e per conferirle la più appropriata  finitura superficiale  vengono comunemente  indicate come rettifica del cilindro  generalmente le case  forniscono per ogni modello  tre o quattro misure di pistoni maggiorati  con un aumento di diametro di 0,20 mm (o di 0,25 mm)  tra una di esse  e quella immediatamente successiva
sono in questo modo possibili tre o quattro  rettifiche  del cilindro  prima di essere costretti a sostituire la camicia o il cilindro stesso

SEGNI CONVENZIONALI
 in quasi tutti i motori il pistone è dotato di un verso di montaggio indicato generalmente di una freccia  praticata su cielo che deve venire rivolta verso la valvola  (o luce ) di scarico
questo è dovuto al fatto che  quadi sempre lo spinotto è disassato ovvero non giace nel piano di mezzeria  del pistone  ma è lievemente spostato  in senso opposto  a quello di rotazione  del motore
sul cielo dei pistoni per motori a quattro tempi sono in genere praticati degli incavi (in corrispondenza dei funghi delle valvole) aventi come scopo quello di far sì  che durante il periodo di incrocio  ovvero quando  entrambe le valvole  sono parzialmente aperte  non venga mai a mancare  la distanza minima  di sicurezza tra i  funghi  e il cielo  del pistone
ovviamente gli incavi (o tacche) per le valvole di scarico  sono di dimensioni minori  rispoetto a quelli per le valvole di aspirazione e anche questo  può servire ad orientare correttamente il pistone in fase di montaggio
sul cielo del pistone viene talvolta stampigliato  il diametro che deve avere la canna per la quale il pistone  è stato realizzato  (altre volte è indicato il diametro del pistone stesso)
sui pistoni maggiorati  viene riportato il valore della maggiorazione

principali componenti del motore - il pistone

il pistone viene realizzato in lega di alluminio  mediante fusione in conchiglia o più di rado  mediante stampaggio  a caldo
esso non è di forma perfettamente cilindrica come si potrebbe pensare  ma presenta a freddo una notevole differenza  di  diametro  della parte più alta  e quello  della parte inferiore  inoltre i diametri  misurati in direzione parallela all'asse dello spinotto  sono differenti  da quelli misurati in direzione perpendicolare  a essa
questo si spiega facilmente  se si considera che la testa del pistone lavora a temperatura più elevata dal mantello  a ciò si aggiunga che nella parte alta del pistone vi è  più materiale  di quanto non ve ne sia nella parte bassa
si avrà  quindi  durante il funzionamento del motore  una dilatazione  che sarà massima all'altezza  del primo  colletto per poi diminuire progressivamente fino alla fine del mantello
Inoltre si dilaterà di più in direzione parallela all'asse dello spinotto dato che in corrispondenza delle portate dello spinotto stesso vi è una maggiore quantità di materiale  che non in direzione a essa perpendicolare
Per questo motivo  il pistone  viene realizzato  in modo da avere in sezione trasversale  a freddo una forma ellittica  con asse maggiore perpendicolare allo spinotto
il diametro del pistone deve venire misurato  mediante micrometro  centesimale e alla temperatura  di 20° in direzione perpendicolare all'asse dello spinotto  e assai vicino alla base  del mantello  le case indicano per ogni modello  l'altezza alla quale  deve venire effettuata la misura
Il pistone deve scorrere entro la canna del cilindro  con un lieve gioco  necessario per il mantenimento  di un sottilissimo  strato di olio  e per  permettere quindi  il libero movimento  con un attrito estremamente ridotto  e un'usura del tutto  trascurabile 
E' chiaro che se il pistone  avesse in qualunque momento il funzionamento del motore  un diametro  eguale a quello della canna  il gioco scomparirebbe  e sarebbe impossibile il funzionamento del motore stesso
i moderni piston
i per moto vengono  in genere realizzati in leghe di alluminio  con elevato contenuto di silicio che fa diminuire il coefficiente di dilatazione termica

I PRINCIPALI COMPONENTI DEL MOTORE - IL CILINDRO

nei motori motociclistici  i cilindri sono quasi sempre in lega di alluminio nei motori di piccola cilindrata possono essere in ghisa
nel primo caso  in genere si adottano canno (o "camicie" ) in ghisa  che vengono installate  con "interferenza  o incorporate di fusione  nel cilindro  in lega di alluminio 
quando il raffreddamento  è ad acqua  in alcuni casi si adottano  canne  riportate in umido  ovverossia  lambite direttamente all'esterno dal liquido di raffreddamento
Le canne  "umide  vengono impiegate per esempio  in svariati motori   e sono sostituibili con facilità
in genere quelle impiegate in campo motociclistico  sono del tipo con bordino di appoggio  superiore (quando si serrano le viti  di fissaggio della testata è solo quest'ultimo a venire compresso  e non tutta la canna che in questo modo risulta  esente da distorsioni
sempre quando  il cilindro è in lega leggera talvolta sulle pareti del foro interno  che in questo caso  viene esso stesso detto canna  è riportato  galvanicamente un sottile  strato di cromo si parla di cilindri a canna cromata 
di enorme popolarità  godono i cilindri in lega di alluminio  con canna integrale e riporto  elettrolitico  di nichel in cui si trovano  disperse delle piccolissime particelle di carburo di silicio
quando il cilindro è in ghisa  al canna  non è riportata ma integrale cioè costituita da un foro cilindrico  opportunamente lavorato  in modo da ottenere  la corretta rifinitura  superficiale
nei motori pluricilindrici  a quattro tempi di norma si preferisce  adottare  un'unica fusione nella quale sono riportate  le camicie e sono ricavati i fori di passaggio del prigioniero il vano per la catena  di comando  dell'albero a camme  e le intercapedini  di passaggio per il liquido refrigerante

i prinicipali componenti del motore - la testata

Nella testata  detta anche "testa" viene ricavata la camera di combustione (tranne nel caso  che venga adottata una camera "heron " che come già visto  è ricavata internamente nel cielo del pistone)   in essa vengono alloggiate  la candela e nei motori a quattro tempi  le valvole e vari organi della distribuzione (molle, guidavalvole sedi ecc.) oltre ai condotti  di aspirazione e scarico

 vi è una diversità tra la testata a due tempi e quattro tempi 
mentre nel primo caso  si ha una organo piuttosto semplice  privo di parti  riportate e in pratica formato da una parete di alluminio  (fittamente alettata se il motore è raffreddato ad aria ) che circonda la camera di combustione nei motori a quattro tempi  abbiamo a che fare con un  organo notevolmente complesso  (soprattutto in caso di motori  pluricilindrici  e con distribuzione con uno o due alberi a camme in testa ) con due diversi  parti "riportate"  ovvero installate  nella testa mediante  interferenza  oppure addirittura incorporate di fusione
tra il piano di base della testata e quello superiore del cilindro  sporge il bordino  della canna che va ad inserirsi  in un alloggiamento  pratico nella testa tutt'attorno  alla camera di combustione
in qualche motore  a due tempi  al posto della guarnizione della testa si impiegano 2 elementi  di tenuta tipo 0-ring in gomma sintetica che vengono alloggiati in apposite cave
La testata può venire fissata direttamente alla sommità del cilindro  il quale poi a sua volta viene unito al basamento  in modo del tutto  indipendente  mediante viti  o corti prigionieri  oppure può essere  unita al cilindro tramite  lunghi prigionieri  avvitati nel basamento ( in questo caso il cilindro viene serrato tra testa e carter)


                                      

 

 
 

I PRINCIPALI COMPONENTI DEL MOTORE - LE VALVOLE

Nella testata dei motori quattro tempi sono alloggiate le valvole  che hanno il compito di  permettere o di impedire il passaggio  dei gas aprendosi  e chiudendosi nei momenti  prescelti  di costruttori  secondo il  moto loro impartito  dall'albero a camme
Ogni valvola  e costituita da uno stelo  e da una testa o fungo 
La periferia del fungo è a sua volta formata da una superficie  tronco- conica  dotata in genere  di una inclinazione di 45°che,quando  la valvola è chiusa  va a poggiare sulla sede e assicura la tenuta ovvero l'ermeticità nei confronti dei gas
Lo stelo viene guidato nel suo moto di va e vieni da un cilindretto piantato nella  testata e forato longitudinalmente  detto "guida"  della valvola  o guidavalvola
le dimensione delle due valvole non sono uguali  quella di aspirazione è infatti sempre sensibilmente più grande di quella di scarico
Ciò è motivato dal fatto  che quando si apre la valvola di scarico la pressione all'interno del cilindro è di alcuni bar  mentre durante l'apertura  di quella di aspirazione la depressione esistente nel cilindro  è solo di qualche frazione di bar
E' evidente  che nel primo caso il flusso gassoso è molto più agevole  mentre durante la fase di aspirazione  è opportuno avere una sezione di passaggio più grande possibile per facilitare al massimo l'ingresso  dei gas ed è quindi  conveniente adottare una valvola più di dimensioni cospicue  anche  se per ottenere ciò e necessario  ridurre le dimensioni  di quella di scarico.
occorre inoltre tenere presente che una valvola di scarico  di dimensioni ridotte può smaltire  il calore più efficacemente e di conseguenza lavora  a una temperatura più bassa
Nella maggior parte  dei motori a quattro tempi di elevate prestazioni  si impiegano quattro valvole  per cilindro  disposte su due piani inclinati tra loro
La camera di combustione viene  in questo caso ad avere una forma  a tetto di candela  piazzata centralmente
Questa soluzione viene impiegata con l'obiettivo di  ottenere  una migliore  respirazione del motore ai regimi molto elevati  derivante dalle più ampie  sezioni di passaggio disponibili
In un motore  purivalvole inoltre  è più facile raggiungere  velocità di rotazione molto alte  dato che l'inerzia dei componenti della distribuzione in moto alterno risulta minore
infine  valvole di scarico  più piccole  risultano  meno sollecitate dal punto di vista termico  e mostrano meno  tendenza alla distorsione
Viene detta "alzata" della valvola la distanza che  essa percorre  tra la pozione di chiusura e quella di massima apertura
Il movimento della valvola  è governato  dal profilo degli eccentrici cioè dalle camme  le molle servono a mantenere ogni punteria a contatto con il proprio eccentrico  durante la fase di apertura  la fase di sollevamento  e ad assicurare  quando la valvola è a contatto con  la sede la perfetta chiusura
Le molle delle valvole sono generalmente  del tipo a elica  cilindrica  e vengono spesso montate in numero di due per ogni valvola  ormai  abbandonate sono le molle a spillo 
la valvola di scarico  viene investita  dei gas combusti  ad altissima temperatura  e di conseguenza durante il funzionamento normale del motore  può  in alcuni punti del fungo raggiungere i 750 800° C. quella di aspirazione  supera raramente  i 350° C dato che viene continuamente raffreddata dal passaggio  di gas freschi  provenienti dal carburatore
Date le differenti  condizioni  di funzionamento  per le due valvole   si utilizzano materiali diversi
Le valvole di aspirazione vengono generalmente  realizzate in acciai al nichel-cromo-silicio  dotate di ottime caratteristiche  meccaniche  e di una grande resistenza all'usura da strisciamento
Per le valvole  di scarico si impiegano  spesso acciai al nichel-cromo  con struttura austenitica
Trovano un certo impiego  in motori di elevate prestazioni  leghe da base di nichel e cromo  dotate di grande resistenza alle alte temperature
Molto spesso  si utilizzano  valvole di scarico  bimetalliche nelle quali lo stelo  è in acciaio  al cromo-silicio (o  al nichel cromo silicio ) e la teste in acciaio austenitico
Le valvole sono spesso sottoposte  a trattamenti superficiali (ad esempio  nitrurazione morbida)
vengono dette valvole corazzate  quelle che hanno  un riporto stellite o di lega analoga  sulla periferia del fungo 
Spesso si ha un riporto  di stellite anche sulla estremità dello stelo