Mechanisch ontwerp zoals het leven is altijd een interessant compromis. Als ingenieurs kennen we het principe van geven en nemen. Zodra een oplossing is bewezen en betrouwbaar wordt, totdat er een beslissende verbetering is gevonden met een ander idee of andere technologie, hebben we de neiging om deze breed en duidelijk te gebruiken. Een voorbeeld zijn glijlagers die schaal of glijlagers worden genoemd.
Hoe wordt de bus gemaakt?
Conceptueel is het een eenvoudige metalen halve schaal, met dubbele of driedubbele metaallaag, die wordt gebruikt in de koppeling tussen krukpen en drijfstang of tussen hoofdtap en carter. Dit type koppeling moet aan een aantal tegenstrijdige eisen voldoen. Allereerst moet het sterk genoeg zijn om de wisselende belastingen te dragen die worden overgedragen tussen de koppelingselementen: drijfstang en relatieve pen of tussen hoofdtap en carter. Naarmate het toerental van de motor toeneemt, hetzij door verbranding of door terugschakelen, nemen de krachten op deze componenten sterk toe. De meer traditionele bi-metalen bussen zijn vervangen door de meer resistente en duurdere tri-metalen bussen waaraan brons en lood zijn toegevoegd. Dit type bus wordt veel gebruikt in de meeste autotoepassingen voor zowel productie- als racemotoren.
Waarom brons?
Brons heeft ook een andere zeer belangrijke functie, namelijk het overbrengen van warmte naar het onderdeel waarmee het is gekoppeld, met een grotere efficiëntie dan andere materialen. Zoals bijvoorbeeld gebeurt bij een andere belangrijke maar statische koppeling tussen de zitting of de klepgeleider en de motorkop.
Een ander onderscheidend kenmerk van het glijlager, dat vaak wordt genegeerd, is het vermogen om kleine metaalresten in de motor en in het smeercircuit op te vangen en daardoor vast te houden. Deze ontstaan door slijtage van de onderdelen, of ze nu op ijzer gebaseerd zijn of op basis van materialen die zijn afgeleid van lichte legeringen zoals aluminium of titanium. Deze kwaliteit is vooral in de beginfase van de motorinbraak van groot belang. Dat is wanneer het zachtere of meer vervormbare oppervlak van de bus in staat is om nog aanwezige ruwheden op te vangen na het slijpen en polijsten, bijvoorbeeld van de krukaspennen en drijfstang of krukpennen.
Het oliefilter
In de ontwerpfase van de motor is het belangrijk om de efficiëntie van het oliefilter te bepalen. Het doel is om dit element tijdens de inrijfasen als motorspoelhulpmiddel te gebruiken. Maar ook in de eerste operationele en veilige omstandigheden wanneer de slijtage stabiel is en dus bij normaal bedrijf in de motor aanwezig is. De aanwezigheid van de versnellingsbak en koppeling in de motor kan de oliereinheid verslechteren. Dit gebeurt vaak in productie- of wedstrijdmotoren van motorfietsen, zoals die op SBK-fietsen. Vandaar de kwaliteit van de olie die het naar de bussen brengt. In feite kan de hogere drukval die op het filter kan optreden als gevolg van een hoog of constant niveau van onzuiverheden in het filter er ook voor zorgen dat het oliedrukniveau in de bussen zelf daalt. Dit effect vermindert het draagvermogen in de bus en de bijbehorende penkoppeling.
Behoefte aan vervorming
Tegelijkertijd moet de bus of het paar halve schalen in staat zijn te vervormen en zich aan te passen aan de beweging en imperfecte vorm van de hoofdtap. Maar ook van de krukpen en van de drijfstangdop, tijdens de rotatiefase daarvan. Het moet worden gegarandeerd, zowel in de beginfase van de werking van de motor als wanneer de motor veel uren of kilometers heeft afgelegd. De “vroeg leven dragend” aangegeven als “beginperiode van het leven van de bus “, is het belangrijkste en meest essentiële om een betrouwbare levensduur van dit onderdeel te garanderen. Op dezelfde manier is de juiste toevoer van olie, al bij de eerste start of bij elke start van de motor, essentieel om de minimale oliedikte in de gehoorgang tussen de twee halve schalen en de betreffende pen te verzekeren.
Tri-metalen laag
De weerstand van de tri-metaallaag, evenals het basismateriaal waarmee de bus is gemaakt, moet het juiste compromis zijn tussen stijfheid en vervormbaarheid. In een ontwerp van een bus of halve schaal van het tri-metaaltype, is de structuur gemaakt van staal, afgeleid van strip met hoge sterkte, met de toevoeging van een afzetting van een laag brons en vervolgens van een dunne laag nikkel . De laatst aanwezige laag wordt gekenmerkt door de aanwezigheid van een legering van lood en tin. Alternatieven voor deze laatste laag is Babbitt-metaal met een primaire tinbasis: het wordt ook wel een multi-metalen structuur genoemd.
Nikkel
De aanwezigheid van nikkel werkt als een fysieke barrière om de scheiding van het tin van de derde laag te voorkomen en de vermindering van de slijtvastheid te vermijden. Het zou daarom interessant kunnen zijn om boven deze derde laag een extra laag te bedenken die, na een bepaalde periode van bedrijf, verder tin kan diffunderen om de oppervlakteweerstand in de loop van de tijd te verhogen. Met behulp van 4-laags bussen kan worden geschat, vooral voor krachtige motoren, een toename van 15% in slijtvastheid.
(Einde van het eerste deel: het tweede zal op vrijdag 21 oktober vanaf 21:00 online beschikbaar zijn)
“Hoe ik mijn droom heb ontworpen” de biografie van de goochelaar Adrian Newey beschikbaar op Amazon
