Tecnologia delle bielle: una collaborazione tra aziende e clienti

Perché la tecnologia è così interessante? Per me è perché cambia sempre. Non importa di cosa si tratta, e non importa quanto bene realizziamo qualcosa, cerchiamo sempre di migliorarlo. Esiste anche una tecnologia comprovata che deriva dai test, ma, cosa ancora più importante, dall'uso e dall'abuso nel mondo reale, un esempio del quale sono le bielle.

Non so se le bielle sopportino più o meno abusi di qualsiasi altro componente del motore, ma sicuramente è in modo diverso. Una breve occhiata alle forze che agiscono su una biella mi ha fatto sentire più come se stessi entrando in matematica scientifica avanzata che imparando i componenti del motore, ma ne so abbastanza per capire che è tutta una questione di scienza e matematica, quindi non sono rimasto sorpreso.

Piuttosto che cercare di dare un senso a tutto ciò, ho pensato che fosse più semplice ottenere il punto di vista di coloro che vivono di tecnologia e dare uno sguardo agli ultimi aspetti della progettazione delle bielle. La prima tappa della mia ricerca di informazioni mi ha portato a CP-Carrillo.

Carrillo Industries, nota per le sue bielle ad alte prestazioni sin dalla sua fondazione nel 1963, è stata acquisita da CP Pistons nel 2008 e da allora è conosciuta come CP Carrillo. La loro ricca storia di corse e il loro nome sono familiari ai costruttori di motori.

Christoph Wachmann mi ha fatto un resoconto del loro sviluppo della biella. I loro progressi più recenti nella tecnologia delle bielle per le gare di resistenza riguardano nuove leghe di alluminio ad alta resistenza, trattamenti termici e percorsi di processo. Per varie applicazioni di bielle in acciaio, leghe di acciaio ad alta resistenza, trattamenti termici e design leggeri sono tra i nuovi sviluppi più recenti. "E non da ultimo ci sono nuovi approcci progettuali per l'ottimizzazione del sistema come gruppo pistone-biella", ha aggiunto Wachmann.

Storicamente, i guasti più comuni riscontrati sono legati a un processo di bullone/assemblaggio difettoso che comporta un carico di serraggio del bullone insufficiente. Vedono anche guasti al raggio attraverso eventi di aumento della pressione di picco del cilindro, il risultato di colpi o problemi di temporizzazione.

Quando si progettano tecnologie per nuove canne, si inizia con un progetto e la routine di test comprende la simulazione degli elementi finiti, test pulsanti e test del motore, ripetuti più e più volte secondo necessità. "I test a impulsi possono fornire ottimi feedback su potenziali problemi strutturali", afferma Wachmann. "Sono ancora necessari test sul motore per verificare eventuali problemi dinamici e l'usura delle superfici di contatto e dei cuscinetti."

La sfida più grande nella progettazione della biella, ha spiegato Wachmann, è trovare il miglior compromesso tra leggerezza, durata e prestazioni del sistema con il gruppo pistone e albero motore, e cercare di trovare quel compromesso nello spazio disponibile limitato.

La progettazione delle bielle comprende una serie di fattori tra cui peso e resistenza. Wachmann ha osservato che la rigidità in alcune aree è molto importante per prevenire l'ovalizzazione della parte superiore e l'usura dei cuscinetti, e anche il loro comportamento dinamico (frequenze di risonanza) è fondamentale, rendendo questi aspetti progettuali importanti.

Wachmann ha affermato che i segmenti di prestazioni più esigenti con cui lavorano sono Sprint Cars, Micro Sprint Cars e NHRA Top Fuel. La maggior parte dei feedback che ricevono e che influiscono sulla progettazione della biella è incentrata sullo spazio disponibile all'interno del motore, che è influenzato da altri componenti quali contrappesi, getti dell'olio e cielo dei pistoni.

"Per distinguersi dai costruttori di motori, CP-Carrillo si concentra su qualità impeccabile, durata ripetibile e leggerezza", afferma Wachmann.

Ciò che ho imparato da Wachmann mi ha dato una buona comprensione del mondo dello sviluppo delle bielle, molto più di quanto avrebbero fatto complesse formule matematiche, e avevo anche un'altra tappa del viaggio da seguire.

Sono riuscito a ottenere alcune informazioni sull'argomento da Trip Manley di Manley Performance Products. Un nome sinonimo del settore delle corse, Manley Performance è stata originariamente fondata nel 1966 da Hank Manley. I loro primi due decenni di attività furono segnati da rapporti con clienti come Don Garlits, Bo Laws, Joe Mondello, Bill Jenkins e "Jungle Jim" Liberman.