Mekanisk design som livet är alltid en intressant kompromiss. Som ingenjörer är vi bekanta med ge och ta-principen. När en lösning väl har bevisats och blir tillförlitlig, tills en avgörande förbättring hittas med en annan idé eller teknik, tenderar vi att använda den brett och tydligt. Ett exempel är glidlager som kallas skal eller glidlager.
Hur bussningen är gjord
Konceptuellt är det ett enkelt halvskal av metall, med dubbelt eller trippelt metallskikt, som används i kopplingen mellan vevstift och vevstake eller mellan huvudtapp och vevhus. Denna typ av koppling måste uppfylla ett antal motstridiga krav. Först och främst måste den vara tillräckligt stark för att stödja de växlande belastningar som överförs mellan kopplingselementen: vevstång och relativ tapp eller mellan huvudtapp och vevhus. När motorns rotationshastighet ökar, oavsett om det beror på förbränning eller nedväxling, ökar krafterna på dessa komponenter kraftigt. De mer traditionella bimetallbussningarna har ersatts av de mer motståndskraftiga och dyra trimetallbussningarna som tillsatts brons och bly. Denna typ av bussning används ofta i de flesta motortillämpningar för både produktionsanvändning och racingmotorer.
Varför brons?
Brons har också en annan mycket viktig funktion som är att överföra värme till den del som den är kopplad till med större effektivitet än andra material. Som till exempel sker i en annan viktig men statisk koppling mellan sätet eller ventilstyrningen och motorhuvudet.
En ytterligare utmärkande egenskap hos glidlagret, som ofta ignoreras, är förmågan att fånga och därför behålla några små metallrester som finns i motorn och i smörjkretsen. Dessa skapas genom slitage på delarna, oavsett om de är järnbaserade eller baserade på material som härrör från lätta legeringar som aluminium eller titan. Denna kvalitet är mycket viktig, särskilt i den inledande fasen av motorinbrottet. Det är när bussningens mjukare eller mer deformerbara yta kan absorbera ojämnheter som fortfarande finns kvar efter slipning och polering, till exempel av vevaxelstiften och vevstaken eller vevstiften.
Oljefiltret
Det är viktigt i motordesignfasen att definiera oljefiltrets effektivitet. Målet är att använda detta element som ett motorspolningsverktyg under inkörningsfaserna. Men även under de första drifts- och säkra förhållandena när slitaget är stabilt och därför finns inne i motorn vid normal drift. Närvaron av växellåda och koppling inuti motorn kan göra oljans renhet sämre. Detta händer ofta i produktions- eller tävlingsmotorcykelmotorer som de som är monterade på SBK-cyklar. Därav kvaliteten på oljan som den tillför bussningarna. Faktum är att det högre tryckfallet som kan uppstå på filtret efter en hög eller konsekvent nivå av föroreningar i filtret kan också få oljetrycksnivån i själva bussningarna att sjunka. Denna effekt minskar belastningskapaciteten i bussningen och den relativa stiftkopplingen.
Behov av deformation
Samtidigt måste bussningen eller halvskalsparet kunna deformeras och anpassas till huvudtappens rörelse och ofullkomliga form. Men också av vevtappen och av vevstakeshöljet, under rotationsfasen av densamma. Det måste garanteras både i startfasen av motordrift och när motorn har ett stort antal tillryggalagda timmar eller kilometer. De “tidigt livbärande” anges som “första perioden av bussningens liv”, är det viktigaste och viktigaste för att säkerställa en tillförlitlig livslängd för denna komponent. På samma sätt är korrekt tillförsel av olja, redan vid första starten eller vid alla motorstarter, väsentligt för att säkerställa minsta tjocklek av olja i mitten mellan de två halvskalen och den tillhörande tappen.
Trimetalliskt lager
Motståndet hos det trimetalliska lagret, såväl som basmaterialet som bussningen är gjord med, måste vara den rätta kompromissen av styvhet och deformerbarhet. I en utformning av en bussning eller halvskal av trimetalltyp är strukturen gjord av stål, härlett från höghållfast band, med tillägg av en avsättning av ett lager av brons och därefter av ett tunt lager av nickel . Det sista närvarande lagret kännetecknas av närvaron av en legering av bly och tenn. Alternativ till detta sista lager är Babbitt-metall med en primär tennbas: det kallas också en multimetallstruktur.
Nickel
Närvaron av nickel fungerar som en fysisk barriär för att undvika separation av tennet från det tredje skiktet och undvika minskning av motståndet mot nötning. Det skulle därför kunna vara intressant att tänka på ytterligare ett lager ovanför denna tredjedel som efter en viss drifttid kan diffundera ut ytterligare tenn för att med tiden öka ytmotståndet. Det kan uppskattas, särskilt för högpresterande motorer, en 15 % ökning av nötningsbeständigheten med 4-lagers bussningar.
(Slutet av den första delen: den andra kommer att finnas tillgänglig online fredagen den 21 oktober från 21:00)
“How I designed my dream” biografin om magikern Adrian Newey tillgänglig på Amazon