In qualsiasi motore a combustione interna a pistone è presente una parte che collega il pistone alla testa superiore della biella: lo spinotto.Tutto ciò che riguarda gli spinotti, le loro caratteristiche di progettazione e metodi di installazione, nonché la corretta selezione e sostituzione di vari tipi di spinotti è descritto in dettaglio nell'articolo.
Cos'è uno spinotto
Lo spinotto (PP) è un componente del gruppo pistone del motore a scoppio;cilindro cavo in acciaio, con l'aiuto del quale il pistone e la biella sono incernierati.
Nei motori alternativi a combustione interna, la trasmissione e la conversione delle forze derivanti dalla combustione della miscela aria-carburante nel cilindro vengono effettuate da un gruppo pistone e da un meccanismo a manovella.Le parti principali di questi sistemi comprendono un pistone e una biella con giunto a cerniera, grazie al quale è possibile deviare l'asse della biella dall'asse del pistone quando si trova tra i punti morti superiore e inferiore (PMS e PMS).Il collegamento a cerniera del pistone e della biella viene realizzato utilizzando una parte semplice: lo spinotto.
Lo spinotto svolge due compiti chiave:
● Funge da cerniera tra il pistone e la biella;
● Fornisce il trasferimento di forze e coppie dalla biella al pistone all'avvio del motore e dal pistone alla biella quando il motore è in funzione.
Cioè, il PP non solo collega il pistone e la biella in un unico sistema (che comprende anche l'albero motore), ma in generale garantisce anche il funzionamento coordinato del gruppo pistone e del manovellismo del motore.Pertanto eventuali malfunzionamenti o usura del dito pregiudicano negativamente il funzionamento dell'intero gruppo motore, richiedendo una rapida riparazione.Ma prima di acquistare nuovi spinotti, dovresti comprenderne il design e alcune caratteristiche.
Tipi, dispositivi e caratteristiche degli spinotti
Tutti gli spinotti attualmente utilizzati hanno sostanzialmente la stessa struttura: in generale si tratta di un'asta cava di acciaio con pareti relativamente sottili installata nei mozzi del pistone e nella testa superiore della biella.Alle estremità dello spinotto vengono rimossi gli smussi (esterni ed interni), che garantiscono una facile installazione della parte nel pistone o nella biella, oltre a prevenire danni ad altre parti in caso di contatto accidentale con esse.
Allo stesso tempo, nelle dita possono essere eseguiti vari elementi ausiliari:
● Portare le pareti interne a cono dal centro verso l'esterno in modo da alleggerire il dito mantenendone la robustezza;
● Cinghie ad anelli interni nella parte centrale del dito per indurirlo;
● Fori trasversali laterali per il fissaggio rigido dello spinotto nel mozzo del pistone.
Gli spinotti dei pistoni sono realizzati in carbonio strutturale morbido (15, 20, 45 e altri) e alcuni acciai legati (solitamente al cromo 20X, 40X, 45X, 20HNZA e altri).La superficie esterna e una piccola cinghia all'estremità delle parti in acciaio dolce vengono cementate e temprate ad una profondità di 1,5 mm fino a raggiungere una durezza di 55-62 HRC (mentre lo strato interno ha una durezza compresa tra 22- 30HRC).Le parti realizzate in acciai a medio carbonio vengono solitamente temprate con correnti ad alta frequenza.Dopo il trattamento termico, la superficie esterna del PP viene sottoposta a molatura.L'indurimento della parte garantisce un'elevata resistenza all'usura della sua superficie esterna, mentre la viscosità degli strati interni della parete mantiene la capacità del dito di resistere a carichi d'urto e vibrazioni.La rettifica superficiale elimina le aree sottoposte a sollecitazioni pericolose che durante il funzionamento del motore possono provocare rigature, indurimenti o addirittura la distruzione dei componenti.
Tipica struttura del pistone con biella
Come già indicato, lo spinotto si trova nel pistone e nella testa superiore della biella, collegando queste parti in un unico sistema.Nel pistone per questa parte sono presenti due estensioni con fori trasversali: sporgenze.Esistono due opzioni di progettazione per la cerniera tra pistone e biella:
● Con un dito "fluttuante";
● Con un dito premuto nella biella.
Il secondo schema è implementato nel modo più semplice: in questo caso, il PP viene pressato nella testa superiore (monopezzo) della biella, che ne impedisce lo spostamento assiale, e nelle sporgenze del pistone si trova con un certo spazio , che consente di ruotare il pistone rispetto al PP durante il funzionamento dell'unità di potenza in tutte le modalità.Inoltre, lo spazio fornisce la lubrificazione delle parti di sfregamento (anche se a causa del piccolo spazio, il dito e le superfici dei perni a contatto con esso funzionano sempre in modalità di lubrificazione insufficiente).Questo schema è stato utilizzato sulle auto domestiche VAZ-2101, 2105, 2108, è ampiamente utilizzato sui modelli moderni di produzione straniera.
Lo schema delle dita "fluttuanti" è più complesso, poiché comprende diverse parti ausiliarie.In questo schema, il PP con un piccolo spazio è installato in entrambe le parti, sia nelle sporgenze del pistone che nella testa della biella superiore, ciò ne garantisce la libera rotazione durante il funzionamento del motore.Per evitare lo spostamento assiale del dito, vengono utilizzati anelli di fissaggio elastici, posizionati attraverso i fori nelle sporgenze: servono come arresti per il PP, impedendone la caduta.Gli anelli possono essere realizzati in filo per molle a sezione circolare o stampati in lamiera.In quest'ultimo caso, le parti hanno una sezione trasversale rettangolare e su entrambe le estremità sono previsti fori per l'utensile per facilitare l'installazione e la rimozione degli anelli.
In alcuni casi vengono utilizzati funghi o tappi di bloccaggio, realizzati in metallo morbido, in modo che non danneggino lo specchio del cilindro quando entrano in contatto con esso.I tappi vengono utilizzati nei motori a due tempi con una determinata disposizione delle finestre di aspirazione e di scarico, impedendo il flusso di gas indesiderato tra di loro.A volte viene utilizzato per fissare la parte con una vite avvitata nella parte inferiore della borchia e nel foro all'estremità del PP.
Spinotti fissi e flottanti
Il PP, indipendentemente dal metodo di installazione, può avere uno spostamento rispetto all'asse del pistone, raggiungendo uno e mezzo o più millimetri.Questo spostamento ha lo scopo di ridurre i carichi dinamici a cui sono sottoposti il pistone, il PP e la testa di biella durante il PMS e il PMS.Il pistone nel suo movimento verso il PMS e verso il PMS viene premuto contro una parete del cilindro, il che porta anche alla pressione del PP contro una parete dei fori all'interno delle borchie.Di conseguenza, ci sono forze che rendono difficile girare il PP nelle parti accoppiate, e quando si supera TDC e TDC, la svolta può avvenire bruscamente - questo avviene con un colpo, che si manifesta con un colpo caratteristico.Questi fattori vengono eliminati con precisione installando il PP nel pistone con un certo spostamento dell'asse.
Come scegliere e sostituire lo spinotto
Durante il funzionamento del motore, soprattutto in modalità alternata, le dita sono sottoposte a carichi significativi, si usurano, possono deformarsi e necessitano di sostituzione.La necessità di sostituire le dita è indicata dal deterioramento della compressione e da una diminuzione delle caratteristiche dinamiche del motore, che si manifesta inoltre con un caratteristico colpo.
La riparazione dell'unità di potenza in questo caso si riduce alla sostituzione delle dita e talvolta delle parti accoppiate: boccole della testa della biella nei sistemi con PP "flottante", anelli e altri.La selezione di nuove dita e altre parti viene effettuata in base alle dimensioni della riparazione.Ad esempio, per la maggior parte dei motori domestici, vengono offerte parti di tre dimensioni di riparazione, che differiscono di 0,004 mm (ad esempio, i motori VAZ utilizzano spesso perni con un diametro di 21,970-21,974 mm (1a categoria), 21,974-21,978 mm (2a categoria) e 21.978-21.982 mm (3a categoria)).Ciò consente di selezionare perni di diametri diversi, tenendo conto dell'aumento dei diametri dei fori nelle parti accoppiate dovuto all'usura e alla successiva alesatura.L'alesatura viene sempre eseguita per le stesse dimensioni di riparazione e, se l'usura delle parti supera gli intervalli specificati, è necessario sostituirle.
Di norma, le dita vengono vendute in set (2, 4 o più pezzi), a volte insieme ad anelli di ritenzione e altre parti.
Spinotti di vario tipo e metodi di fissaggio nel pistone
Quando si ripara un gruppo pistone con perni "fluttuanti", non è necessario utilizzare attrezzature speciali: l'installazione delle parti nelle sporgenze e nella testa della biella viene eseguita manualmente.Se il dito viene cambiato con il fissaggio nella biella, è necessario utilizzare un dispositivo speciale per premere e premere il PP (nel caso più semplice, questi possono essere boccole e aste, ma i professionisti utilizzano dispositivi meccanizzati più complessi simili a una morsa ).
In alcuni casi, anche l'installazione del PP "flottante" nelle borchie viene eseguita in interferenza, per questo il pistone viene riscaldato in acqua o altro liquido a 55-70 ° C prima dell'installazione.Il fatto è che un pistone in alluminio si espande più velocemente di un perno in acciaio, quindi su un motore non riscaldato lo spazio tra le parti aumenta e appare un colpo.Quando si installa il PP nell'interferenza, lo spazio si verifica solo quando il motore si riscalda, il che impedisce l'impatto delle parti e, di conseguenza, i colpi.
Va notato che i lavori di sostituzione degli spinotti richiedono uno smontaggio significativo del motore, quindi è meglio eseguirli con l'esperienza adeguata o affidarsi a professionisti.Solo con la giusta selezione delle dita e una corretta riparazione, il gruppo pistone funzionerà in modo affidabile ed efficiente, garantendo elevate prestazioni del propulsore.
Orario di pubblicazione: 11 luglio 2023