Bronzine, uno degli organi più sollecitati | Officina

Quando si parla di organi sollecitati si pensa a valvole, bielle e pistoni, ma difficilmente alle bronzine. Il compito che viene svolto da questi cuscinetti a guscio sottile sembra tutto sommato agevole. L’albero ruota su quelli di banco mentre quelli di biella si muovono sui perni di manovella e in entrambi i casi le superfici di lavoro sono separate da uno strato di olio. I carichi in gioco sono abbastanza elevati ma appaiono modesti se confrontati con quelli che si hanno per esempio tra camme e cedenti (ove inoltre non si può instaurare una lubrificazione idrodinamica). È alta, invece, la velocità tra le parti.

Le sollecitazioni che trasformano | Officina

Parliamo di bronzine

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Nei motori di serie le bronzine hanno una durata elevatissima. Una volta i costruttori di automobili fornivano al ricambio questi componenti con spessori maggiorati e prevedevano che si potessero rettificare i perni di banco e di biella dell’albero. Poi si è visto che, grazie all’evoluzione della tecnica, la vita utile delle bronzine era diventata tale che non vi erano più richieste di quelle maggiorate. In campo moto le bronzine sono state a lungo un’esclusività delle bielle dei grossi bicilindrici inglesi, anche se diversi motori italiani di cilindrata molto inferiore impiegavano bussole in bronzo inserite nelle teste in un sol pezzo delle loro bielle. Poi è iniziata l’era delle maximoto policilindriche e nel giro di pochi anni tutti i costruttori hanno adottato alberi monolitici non rettificabili lavoranti su bronzine. Oggi questi cuscinetti a guscio sottile, che nei libri di disegno di macchine sono definiti anche “a strisciamento” sebbene le parti siano separate da uno strato di lubrificante, stanno soppiantando quelli a rotolamento anche in diversi monocilindrici a quattro tempi di alta potenza specifica, abbinati a un albero monolitico.

Tra i due tipi di cuscinetto qualche differenza in termini di attrito esiste, tanto che alcuni costruttori qualche anno fa hanno cercato di impiegare quelli a rulli per il banco dei loro motori di Formula 1. La soluzione è stata poi scartata perché i cuscinetti in questione non erano in grado di durare per il chilometraggio richiesto dal regolamento, diventato maggiore. Passando dalle bronzine ai cuscinetti volventi il miglioramento in termini di potenza teoricamente avrebbe potuto essere dell’ordine del 3-4%. All’atto pratico pare che fosse minore. Dunque, sembra proprio che il gioco non valesse la candela. Occorre qui ricordare che in presenza di regimi di rotazione elevatissimi come quelli raggiunti da tali motori è difficile evitare che un albero composito “si avviti” o vada comunque fuori allineamento. Passando a un albero monolitico su bronzine ci sono anche vantaggi in termini economici e di facilità realizzativa.

Le bronzine funzionano perché il perno dell’albero si dispone eccentricamente al loro interno, trascinando sotto di sé un “cuneo” di olio che lo supporta. Occorrono velocità di rotazione ed eccentricità per avere la portanza. L’olio presente tra perno e bronzina deve essere rinnovato continuamente ma al tempo stesso non deve sfuggire troppo rapidamente. Sotto l’azione del carico l’olio, infatti, sfugge dai due lati della bronzina (fondamentale è qui la resistenza a questo movimento opposta dal fluido, ovvero la sua viscosità). Di conseguenza la pressione in seno allo strato di olio in direzione assiale ha un andamento parabolico, con il massimo valore al centro. Se però la bronzina è dotata di una scanalatura circonferenziale, necessaria per consentire all’olio in pressione di entrare nell’albero dal cuscinetto di banco per raggiungere quello di biella tramite le apposite canalizzazioni, si avranno due picchi di pressione, più alti e con maggiori gradienti. A parità di superficie portante sarà anche minore lo spessore del film d’olio.

Nei motori mono e bicilindrici moderni, di norma l’ingresso dell’olio avviene da un’estremità dell’albero, attraverso una canalizzazione assiale. Questo stesso sistema, che consente di eliminare le bronzine scanalate, si impiega anche nei quadricilindrici da competizione o in alcuni particolarmente spinti (le canalizzazioni di entrata possono allora essere due).