Mekanisk design som livet er altid et interessant kompromis. Som ingeniører er vi bekendt med giv og tag princippet. Når først en løsning er bevist og bliver pålidelig, indtil der er fundet en afgørende forbedring med en anden idé eller teknologi, har vi en tendens til at bruge den bredt og klart. Et eksempel er glidelejer kaldet shell eller glidelejer.
Hvordan bøsningen er lavet
Konceptuelt er det en simpel metalhalvskal, med dobbelt eller tredobbelt metallag, der bruges i koblingen mellem krumtapstift og plejlstang eller mellem hovedtap og krumtaphus. Denne type kobling skal opfylde en række modstridende krav. Først og fremmest skal den være stærk nok til at understøtte de vekslende belastninger, der overføres mellem koblingselementerne: plejlstang og relativ stift eller mellem hovedtap og krumtaphus. Efterhånden som motorens omdrejningstal stiger, uanset om det skyldes forbrænding eller nedgearingsforhold, øges kræfterne på disse komponenter meget. De mere traditionelle bi-metalliske bøsninger er blevet erstattet af de mere modstandsdygtige og dyre tri-metalliske bøsninger, hvortil der er tilføjet bronze og bly. Denne type bøsning er meget udbredt i de fleste motorapplikationer til både produktionsbrug og racermotorer.
Hvorfor bronze?
Bronze har også en anden meget vigtig funktion, som er at overføre varme til den del, som den er koblet sammen med, med større effektivitet end andre materialer. Som for eksempel sker i en anden vigtig, men statisk kobling mellem sædet eller ventilstyret og motorhovedet.
Et yderligere karakteristisk træk ved glidelejet, som ofte ignoreres, er evnen til at fange og derfor tilbageholde nogle små metalrester i motoren og i smørekredsløbet. Disse er skabt ved slid på delene, uanset om de er jernholdige eller baseret på materialer afledt af lette legeringer såsom aluminium eller titanium. Denne kvalitet er meget vigtig, især i den indledende fase af motorens indbrud. Det er, når den blødere eller mere deformerbare overflade af bøsningen er i stand til at absorbere ruhed, der stadig er til stede efter slibning og polering, for eksempel af krumtapakselstifterne og plejlstangen eller krumtapstifterne.
Oliefilteret
Det er vigtigt i motorens designfase at definere effektiviteten af oliefilteret. Målet er at bruge dette element som et motorskylningsværktøj under indkøringsfaserne. Men også under de første drifts- og sikre forhold, når sliddet er stabilt og derfor til stede inde i motoren i normal drift. Tilstedeværelsen af gearkassen og koblingen inde i motoren kan gøre olierenheden værre. Dette sker ofte i produktions- eller konkurrencemotorcykelmotorer som dem, der er monteret på SBK-cykler. Derfor kvaliteten af den olie, som den bringer til bøsningerne. Faktisk kan det højere trykfald, der kan opstå på filteret efter et højt eller konstant niveau af urenheder i filteret, også få olietryksniveauet i selve bøsningerne til at falde. Denne effekt reducerer belastningskapaciteten i bøsningen og den tilhørende stiftkobling.
Behov for deformation
Samtidig skal bøsningen eller halvskalparret kunne deformeres og tilpasse sig hovedtappens bevægelse og ufuldkomne form. Men også af krumtapstiften og af plejlstangshætten, under rotationsfasen af samme. Det skal garanteres både i den indledende fase af motordrift, og når motoren har et stort antal tilbagelagte timer eller kilometer. Det “tidligt livbærende” angivet som “indledende periode af bøsningens liv”, er det vigtigste og væsentligste for at sikre en pålidelig levetid for denne komponent. På samme måde er den korrekte tilførsel af olie, allerede ved første start eller ved alle motorstarter, essentiel for at sikre den mindste tykkelse af olie i meatus mellem de to halve skaller og den tilhørende stift.
Tri-metallisk lag
Modstanden af det tri-metalliske lag, såvel som det basismateriale, som bøsningen er lavet med, skal være det rigtige kompromis af stivhed og deformerbarhed. I et design af en bøsning eller halvskal af tri-metal typen er strukturen lavet af stål, afledt af højstyrkebånd, med tilføjelse af en aflejring af et lag bronze og efterfølgende af et tyndt lag nikkel . Det sidste tilstedeværende lag er kendetegnet ved tilstedeværelsen af en legering af bly og tin. Alternativer til dette sidste lag er Babbitt-metal med en primær tinbase: det kaldes også en multimetalstruktur.
Nikkel
Tilstedeværelsen af nikkel virker som en fysisk barriere for at undgå adskillelse af tin fra det tredje lag og undgår reduktion af modstandsdygtigheden over for slid. Det kunne derfor være interessant at tænke på et ekstra lag over denne tredjedel, som efter en vis driftsperiode kan sprede yderligere tin for at øge overflademodstanden over tid. Det kunne estimeres, især for højtydende motorer, en stigning på 15 % i slidstyrke ved brug af 4-lags bøsninger.
(Slut på første del: den anden vil være tilgængelig online fredag den 21. oktober fra kl. 21:00)
“How I designed my dream” biografien om tryllekunstneren Adrian Newey tilgængelig på Amazon
