Bielă

Biela este piesa subțire și alungită care face legătura dintre piston și arborele cotit în interiorul unui motor cu ardere internă cu mișcare alternativă. Ea rezolvă o problemă geometrică fundamentală: pistonul se deplasează liniar, în sus și în jos, prin cilindru, însă motorul trebuie să livreze o mișcare de rotație ca să poată antrena roțile. Fără un mijloc de a transforma una în cealaltă, energia eliberată prin ardere nu ar putea fi valorificată sub formă de cuplu util. Fiecare cilindru al unui motor obișnuit are propria bielă, așa că un motor cu patru cilindri are patru biele, iar un V8 are opt.

Din punct de vedere mecanic, biela are trei zone. Piciorul (capul mic) susține bolțul care se articulează cu pistonul, corpul lung preia sarcina, iar capătul mare (capul de bielă) îmbrățișează fusul maneton al arborelui cotit. Capul de bielă este împărțit în două jumătăți, prinse cu șuruburi, ca să poată fi montat peste fusul descentrat, cu o cuzinet subțire de alunecare așezat între bielă și fus și alimentat cu ulei sub presiune. Când pistonul coboară în cursa de putere, biela împinge fusul maneton lateral și, fiindcă acel fus este descentrat față de axa arborelui cotit, împingerea liniară se transformă într-un cuplu de rotație. Aceeași legătură funcționează invers în celelalte curse, inerția arborelui cotit trăgând pistonul înapoi în sus prin cilindru.

Solicitările pe care le suportă o bielă sunt severe și se inversează permanent. La fiecare ciclu, ea este când comprimată în timpul arderii, când întinsă atunci când frânează pistonul la capătul superior al cursei, această din urmă solicitare crescând puternic odată cu turația motorului. Prin urmare, o bielă trebuie să fie foarte rezistentă și rigidă la compresiune ca să nu flambeze, dar totodată cât mai ușoară posibil, fiindcă masa ei se adaugă forțelor alternative și de rotație pe care motorul trebuie să le țină în frâu. Această tensiune dintre rezistență și greutate redusă guvernează proiectarea ei.

Majoritatea bielelor se forjează din oțel, pentru un excelent raport rezistență–greutate, în timp ce motoarele de performanță și de competiție folosesc adesea aluminiu forjat sau titan pentru a reduce masa în mișcare alternativă, iar unele motoare pe benzină de serie mare folosesc biele sinterizate sau cu cap fracturat, pentru o fabricație ieftină și precisă. Secțiunea caracteristică în formă de I sau de H maximizează rigiditatea cu un minimum de material.

Fiindcă se află în inima traseului forțelor din motor, defectarea unei biele este printre cele mai catastrofale. O bielă ruptă sau aruncată, adesea urmarea supraturării, a lipsei de ungere la cuzinetul capului de bielă sau a unei lovituri hidraulice, poate sparge carterul, fenomen descris plastic prin expresia „motorul a aruncat biela”. O astfel de avarie înseamnă aproape întotdeauna o revizie completă a motorului sau înlocuirea lui, motiv pentru care alimentarea cu ulei a cuzineților și limitele de turație contează atât de mult în practică.