Che cosa sono le bronzine del motore?

Nella puntata di oggi della nostra rubrica di tecnica, ci concentreremo su cosa sono le bronzine e perché sono importanti per il funzionamento del motore. Questi componenti, apparentemente banali, nascondono in realtà una tecnologia estremamente avanzata. Nei prossimi paragrafi vi spiegheremo come funzionano le bronzine e perché si usurano, comportando elevati costi di riparazione.

Articolo aggiornato il 12 gennaio 2024 con miglioramento della leggibilità e contenuti più attuali e utili per i lettori

COSA SONO LE BRONZINE DEL MOTORE

Le bronzine sono una tipologia di cuscinetti particolarmente specifica, che lavorano in regime di lubrificazione idrodinamica. In questo processo, il perno dell’albero “galleggia” all’interno del cuscinetto, supportato da uno strato d’olio di spessore considerevole, che mantiene separate le irregolarità delle due superfici. Le bronzine devono sopportare sollecitazioni molto elevate e soddisfare requisiti tecnici ben precisi. Si trovano nei motori a quattro tempi con albero a gomiti monolitico, utilizzando cuscinetti di banco e di biella del tipo a guscio sottile.

La lubrificazione svolge un ruolo cruciale nell’evitare i contatti metallici diretti, riducendo al minimo l’usura delle parti coinvolte e portando l’attrito a valori bassi. Questo avviene grazie alla creazione di un film lubrificante tra le superfici in movimento. In condizioni di attrito limitato, il carico è sostenuto dalle asperità superficiali a contatto, mentre l’olio contribuisce a ridurre l’attrito con la sua caratteristica scivolosità.

DIVERSI TIPI DI LUBRIFICAZIONE E BRONZINE

Il coefficiente di attrito dell’olio motore si aggira solitamente tra 0,08 e 0,30, con uno spessore del film lubrificante trascurabile. Aumentando la velocità relativa tra le superfici, ma mantenendo costante la viscosità dell’olio e il carico, i contatti metallici diventano intermittenti poiché l’olio inizia a svolgere una funzione portante. Ciò comporta un contatto solo tra le asperità superficiali più pronunciate, con il carico sostenuto sia da queste che dall’olio. In questo caso, il coefficiente di attrito scende a valori tra 0,02 e 0,10, e lo spessore del film lubrificante aumenta. Questa situazione è nota come lubrificazione errata. Con ulteriore aumento della velocità, inizia il galleggiamento effettivo, con lo spessore dell’olio che separa completamente le due superfici metalliche. Questa è la cosiddetta lubrificazione idrodinamica, caratterizzata da un coefficiente d’attrito compreso tra 0,01 e 0,03.

L’AVVIAMENTO E’ LA FASE PIU’ CRITICA ANCHE PER LE BRONZINE

L’avviamento del motore rappresenta la fase più critica per le bronzine. Quando il motore è spento, il perno dell’albero motore o a gomiti, si trova all’interno della bronzina con un piccolo gioco diametrale e poggia sul materiale antifrizione della bronzina, che è stato lubrificato dall’olio motore. Quando il motore viene avviato e inizia a ruotare, le condizioni di attrito raggiungono il limite massimo. Il perno ruota all’interno del cuscinetto, trascinando con sé l’olio che riempie lo spazio tra il perno e la bronzina (meato), e la velocità aumenta.

In questa fase, il gioco non è uniforme, e si forma un cuneo di olio in pressione che solleva il perno, creando una zona di minimo spessore del film lubrificante. Durante questa fase, la pompa dell’olio è chiamata a un lavoro continuo per mantenere il meato pieno d’olio, il quale tende a sfuggire lateralmente al cuscinetto, dopo aver svolto la propria azione e sottratto una consistente quantità di calore. Ecco perché, in assenza di una corretta lubrificazione, per olio motore con caratteristiche errate o malfunzionamento della pompa, le bronzine di banco sono le prime a usurarsi.