Conecte o pistão e o virabrequim e transmita a força do pistão para o virabrequim, convertendo o movimento alternativo do pistão no movimento rotacional do virabrequim.
O conjunto da biela é composto pelo corpo da biela, capa da cabeça da biela, bucha da cabeça da biela, bucha do mancal da cabeça da biela e parafusos (ou porcas) da biela. O conjunto da biela está sujeito à força do gás proveniente do pino do pistão, ao seu próprio movimento de oscilação e à força inercial recíproca do conjunto do pistão. A magnitude e a direção dessas forças variam periodicamente. Portanto, a biela está sujeita a cargas alternadas, como compressão e tração. A biela deve ter resistência à fadiga e rigidez estrutural suficientes. Resistência à fadiga insuficiente frequentemente causa a quebra do corpo da biela ou do parafuso da biela, resultando em um acidente grave com danos a toda a máquina. Se a rigidez for insuficiente, ocorrerá deformação por flexão do corpo da biela e deformação oval da cabeça da biela, resultando em desgaste excêntrico do pistão, cilindro, mancal e pino do virabrequim.
Estrutura e composição
O corpo da biela é composto por três partes: a parte conectada ao pino do pistão é chamada de extremidade menor da biela; a parte conectada ao virabrequim é chamada de extremidade maior da biela; e a parte que conecta a extremidade menor à extremidade maior é chamada de corpo da biela.
A extremidade menor da biela é, em sua maioria, uma estrutura anular de paredes finas. Para reduzir o desgaste entre a biela e o pino do pistão, uma bucha de bronze de paredes finas é prensada no furo da extremidade menor. Sulcos são perfurados ou fresados na cabeça da biela e na bucha para permitir que o óleo lubrificante entre nas superfícies de contato da bucha e do pino do pistão.
A biela é uma haste longa, sujeita a grandes forças durante o funcionamento. Para evitar que se dobre ou deforme, o corpo da biela deve ter rigidez suficiente. Por esse motivo, a maioria das bielas de motores automotivos utiliza seções em forma de "I", que minimizam a massa sem comprometer a rigidez e a resistência, enquanto as seções em forma de "H" são utilizadas em motores de alta resistência. Alguns motores utilizam a extremidade menor da biela para lubrificar o pistão com óleo, sendo necessário um furo passante longitudinal no corpo da biela. Para evitar a concentração de tensões, a conexão entre o corpo da biela e as extremidades menor e maior apresenta uma transição suave com um grande arco.
Para reduzir a vibração do motor, a diferença de qualidade entre as bielas de cada cilindro deve ser minimizada. Na montagem do motor em fábrica, as bielas são geralmente agrupadas de acordo com a massa das extremidades maior e menor, em gramas.
No motor em V, os cilindros correspondentes das fileiras esquerda e direita compartilham um pino de manivela, e as bielas são de três tipos: bielas paralelas, bielas em forma de garfo e bielas principais e auxiliares.
Principal forma de dano
As principais formas de danos nas bielas são a fratura por fadiga e a deformação excessiva. Geralmente, as fraturas por fadiga localizam-se em três áreas de alta tensão na biela. As condições de trabalho da biela exigem que ela possua alta resistência mecânica e à fadiga, além de rigidez e tenacidade suficientes. Na tecnologia tradicional de processamento de bielas, os materiais geralmente utilizados são aços temperados e revenidos, como o aço 45, 40Cr ou 40MnB, que apresentam maior dureza. Portanto, os novos materiais para bielas produzidos por montadoras alemãs incluem o aço microligado de alto carbono C70S6, não temperado e revenido, o aço forjado da série SPLITASCO, o aço forjado FRACTIM e o aço forjado S53CV-FS, etc. (todos em conformidade com as normas DIN alemãs). Embora o aço-liga possua alta resistência, ele é muito sensível à concentração de tensões. Portanto, são necessários requisitos rigorosos quanto ao formato da biela, raio de curvatura excessivo, etc., e deve-se atentar para a qualidade do processamento da superfície para melhorar a resistência à fadiga; caso contrário, a aplicação de aço-liga de alta resistência não atingirá o efeito desejado.
