Advertisement

 

Tune it: Μπιέλες I-BEAM vs H-BEAM

Tune it: Μπιέλες I-BEAM vs H-BEAM

Αφού έχουμε φτάσει σχεδόν στο μέσο του καλοκαιριού και επιμένετε να διαβάζετε Power Automotive Magazine, λέω να προσπαθήσω να ανατρέψω μερικές απόψεις σήμερα σχετικά με ένα από τα πιο καίρια εξαρτήματα στα μοτέρ μας, τις μπιέλες. Βέβαια να ξεκαθαρίσουμε κάτι. ΔΕΝ πουλάμε μπιέλες στο περιοδικό, οπότε δεν έχουμε και κανένα συμφέρον για το τι θα προτιμήσετε για τα …εργαλεία σας.  Αλλά υπάρχει όμως τόσο πολλή παραπληροφόρηση, παρανόηση και σύγχυση σχετικά με το σχεδιασμό των μπιελών, ώστε σκέφθηκα να κάνω μία παρουσίαση, μία σύντομη επισκόπηση για όσους ενδιαφέρονται να γνωρίζουν τα τεχνικά στοιχεία, αντί να βασίζονται σε λανθασμένες πληροφορίες από το διαδίκτυο, από κολλητούς αλλά φυσικά και από τους παντογνώστες επιστήμονες που …εξελίσσουν τα μοτέρ μας!

 

Απόψεις ή κάτι άλλο?

Εξαρχής, θα πω ότι είναι καλύτερα να αποφύγετε γενικά τις μπιέλες H-Beam ανεξάρτητα από το ποιος τις κατασκευάζει και ανεξάρτητα από το ποιος τις χρησιμοποιεί. Ο λόγος? Επειδή, όπως θα δείτε παρακάτω, η μπιέλα H-Beam δεν είναι ποτέ η καλύτερη επιλογή. Φαίνεται ότι φτιάχτηκαν αρχικά από κάποιον που «θεώρησε» ότι θα μπορούσε να είναι καλύτερες ή και φθηνότερες, χωρίς να έχει προηγηθεί καμία τεχνική ανάλυση! Έτσι, ο κατασκευαστής δεν ήξερε καν ποιες και πόσες μπορεί να ήταν οι ελλείψεις του σχεδίου H-Beam -τι λες τώρα??? Στη συνέχεια -όπως συνηθίζεται- άρχισε η αντιγραφή του σχεδίου από άλλους που …θεώρησαν κι’ αυτοί ότι πρόκειται για κάτι καλό! Αυτό το βιολί έλαβε διαστάσεις και τελικά γέμισε ο τόπος (κοινώς το internet) μπιέλες Η-beam, διότι η γενική ιδέα ήταν ότι πρέπει να είναι καλές, γιατί συνέχιζαν να εμφανίζονται και να πουλάνε! Και επειδή φαίνονταν και τελείως διαφορετικές από τις κλασσικές μπιέλες, κάποιοι σκέφτηκαν ότι πρέπει να είναι εξαρτήματα ειδικών προδιαγραφών και δυνατοτήτων. Είναι αυτό που λέμε κι’ εμείς: πες-πες, κάτι θα μείνει στο τέλος!
Η αλήθεια όμως είναι κάπως διαφορετική… Μπιέλες Η-beam θα βρείτε μόνο στη βιομηχανία εξαρτημάτων aftermarket, όπου είναι συνηθισμένη πρακτική για τις μικρές εταιρείες να δημιουργούν εξαρτήματα χωρίς να έχουν σχεδιαστεί από τους υπεύθυνους μηχανολόγους των εργοστασίων! Πολλές εταιρείες aftermarket κατασκευάζουν καινούργια προϊόντα χωρίς να γνωρίζουν ποιος είναι ο ρόλος τους ή ακόμη και τι κάνουν σε έναν κινητήρα. Κανένας έμπειρος Μηχανολόγος δεν θα σχεδίαζε ποτέ μία μπιέλα H-Beam, ακριβώς διότι το σχέδιο της είναι μία κλασσική περίπτωση μελέτης για το πώς να μη σχεδιάσεις μία μπιέλα!  Έτσι, ο αγοραστής πρέπει να προσέχει και να γνωρίζει -κι’ εμείς εδώ αυτό προσπαθούμε!


Λίγο πιο τεχνικά…

Τα μέγιστα φορτία συμπίεσης (θλίψης πιο σωστά) μίας μπιέλας καθορίζονται από την προβλεπόμενη ισχύ για την οποία κατασκευάζεται. Είναι απλό το πράγμα, όσο μεγαλύτερη είναι η ισχύς, τόσο μεγαλύτερο είναι και το φορτίο συμπίεσης στη μπιέλα. Αυτό είναι στοιχείο τεχνικό (όχι γνώμη ή θεωρία) που προσδιορίζεται σε μέγεθος ύστερα από την κατάλληλη ανάλυση και τις κατάλληλες δοκιμές αντοχής. Τα δε αποτελέσματα δοκιμών για τους δύο τύπους μπιελών είναι αποστομωτικά! Οι μπιέλες I-Beam έχουν περίπου διπλάσια αντοχή στη συμπίεση, σε σύγκριση με μία παρόμοια -σε διαστάσεις- μπιέλα H-Beam. Οπότε φυσικά και η μπιέλα I-Beam αποτελεί πολύ καλύτερη επιλογή για οποιαδήποτε εφαρμογή και ιδιαίτερα για όσους έχουν …γαϊδουρινά μοτέρ, ακόμα και με τετραψήφια ιπποδύναμη.
Πέρα από αυτά, όμως, τα μέγιστα φορτία μίας μπιέλας καθορίζονται από τη μάζα των εμπλεκόμενων εξαρτημάτων, το μήκος της μπιέλας, τη διαδρομή του μοτέρ και τις μέγιστες στροφές ανά λεπτό. Αυτό είναι όλο! Έτσι, τα μέγιστα φορτία εφελκυσμού δεν θα αλλάξουν ποτέ, ανεξάρτητα από το εάν ταΐζετε με νίτρο, τούρμπο ή κομπρέσσορα το εργαλείο, αρκεί οι βασικές διαστάσεις του μπλοκ και οι μέγιστες στροφές να μην αλλάξουν. Αυτό το μέγιστο φορτίο εφελκυσμού παρατηρείται στο ΑΝΣ (Άνω Νεκρό Σημείο) και συγκεκριμένα στη φάση εξαγωγής. Και αυτό δεν έχει απολύτως τίποτα να κάνει με την παραγόμενη ισχύ. Για να αλλάξετε το μέγιστο φορτίο, θα χρειαστεί να αλλάξετε τις διαστάσεις του μπλοκ ή/και τις μέγιστες στροφές. Και οι δύο τύποι μπιέλας έχουν παρόμοια αντοχή στον εφελκυσμό, εφόσον έχουν παρόμοια διατομή, αλλά αυτό είναι μόνο ένα από τα στοιχεία που μας ενδιαφέρουν.
Στους κινητήρες υψηλής απόδοσης, το φορτίο συμπίεσης της μπιέλας είναι πολύ μεγαλύτερο από την τάση εφελκυσμού. Ας δούμε ένα παράδειγμα από αμερικάνικο big- block, με 800Ps, 540 κυβικές ίντσες (8.8 λίτρα) με 7.000rpm κόφτη.
Το μέγιστο φορτίο συμπίεσης στη μπιέλα είναι περίπου 21.000 λίβρες ή 10,5 τόνοι!
Η μέγιστη τάση εφελκυσμού όμως είναι μόνο περίπου 11.000 λίβρες ή 5.5 τόνοι.
Έτσι, όπως φαίνεται στο συγκεκριμένο παράδειγμα, το φορτίο συμπίεσης είναι περίπου διπλάσιο από την τάση εφελκυσμού. Αλλά, αν η ισχύς αυξηθεί, η συμπίεση θα αυξηθεί επίσης. Αυτός είναι και ο λόγος που πρέπει να γνωρίζουμε την αντοχή στη συμπίεση, όταν ψάχνουμε να βρούμε τις καλύτερες μπιέλες για το ακριβοπληρωμένο μας μοτέρ!
Μία μπιέλα I-Beam, που κατασκευάζεται από υλικό υψηλής ποιότητας, όπως σφυρήλατο κράμα χάλυβα τύπου 4340, διαθέτει πολύ μεγάλο περιθώριο ασφαλείας σε σχέση με την απαιτούμενη αντοχή συμπίεσης. Όμως, το περιθώριο ασφαλείας μίας αντίστοιχης μπιέλας H-Beam μπορεί να είναι με ερωτηματικό -στην καλύτερη περίπτωση- και σίγουρα θα γίνεται ανεπαρκές καθώς τα επίπεδα της ισχύος ανεβαίνουν. Μία μπιέλα H-Beam, για να φτάσει την αντοχή στη συμπίεση μίας κατά τα άλλα συγκρίσιμης I-Beam, θα καταλήξει να είναι πολύ βαρύτερη από το ελαφρύτερο, ανθεκτικότερο και αποδοτικότερο σχέδιο I-Beam. Έτσι, χρησιμοποιώντας μπιέλες τύπου I-Beam, το μοτέρ σας μπορεί να στροφάρει και πιο γρήγορα και θα έχετε τη δυνατότητα να αυξήσετε αργότερα τα άλογα χωρίς να ανησυχείτε για το αν οι μπιέλες έχουν την απαραίτητη αντοχή για να χειριστούν μεγαλύτερα επίπεδα ισχύος.
Η υπεροχή του σχεδίου I-Beam είναι ο λόγος για τον οποίο προτιμάται ως δομικό στοιχείο για αμέτρητες εφαρμογές της μηχανολογίας, όπως:
Κινητήρες αυτοκινήτων OEM, συμπεριλαμβανομένων βέβαια και μοτέρ με κομπρέσσορες.
• Κινητήρες εμβολοφόρων αεροσκαφών.
• Μοτοσικλέτες υψηλών επιδόσεων με πολύ ψηλές στροφές και τεράστια ειδική ισχύ ίππων ανά λίτρο σε σύγκριση με ό,τι θα δούμε ποτέ σε αυτοκίνητο.
• Βαρέα μηχανήματα ντίζελ, όπως μεγάλες εξέδρες εξόρυξης, μπουλντόζες, χωματουργικές μηχανές, γερανοί, πλοία, τρένα και άλλοι βιομηχανικοί κινητήρες.
• Δομικά στοιχεία σε αεροσκάφη, διαστημόπλοια και σκελετούς πλοίων.
• Μεγάλες δοκοί στήριξης γερανών για πολύ ψηλά κατασκευαστικά έργα.
• Κατασκευή γεφυρών.
• Μεγάλες οικοδομικές κατασκευές.
• και πολλά άλλα
που δεν υπάρχει λόγος να αναφέρουμε, ήδη πολλά είπαμε σαν παραδείγματα!

 

Η κατάρριψη του μύθου?

Πραγματικά πιστεύω πως το γεγονός ότι σχέδια I-Beam χρησιμοποιούνται σε όλες αυτές τις εφαρμογές -και όχι μόνο- πρέπει να χρησιμεύσει ως σοβαρός προβληματισμός για όλους τους φίλους που άκουσαν ή που… «ξέρουν» ότι οι μπιέλες H-Beam είναι καλύτερες. Οι οπαδοί της μπιέλας H-Beam πρέπει να αναρωτηθούν το εξής απλό: αν οι H-Beam είναι καλύτερες, τότε γιατί δεν έχουν χρησιμοποιηθεί από τους μηχανικούς στις εφαρμογές αυτές εδώ και τόσες δεκαετίες? Δεν νομίζω να βρείτε εύκολα απάντηση!
Έτσι, την επόμενη φορά που θα χρειαστείτε ένα σετάκι μπιέλες, ίσως θα έπρεπε να …πρωτοτυπήσετε και να διαλέξετε μόνο τις I-Beam, που τελικά είναι και σημαντικά ανώτερες από τις H-Beams!
Συμπέρασμα: Για μπιέλες I-Beam και H-Beam παρόμοιων διαστάσεων και βάρους, οι I-Beam θα είναι πάντα πιο ανθεκτικές στη συμπίεση από τις H-Beam. Για δε μπιέλες I-Beam και H-Beam που έχουν την ίδια αντοχή στη συμπίεση, οι I-Beam θα είναι πάντα πολύ ελαφρύτερες.

Τα τεχνικά στοιχεία (όχι θεωρίες και γνώμες) είναι ότι οι μπιέλες I-Beam είναι απλά πολύ ισχυρότερο, ελαφρύτερο και αποδοτικότερο σχέδιο από τις H-Beam. Επομένως δεν έχει σημασία τι λέει και τι πιστεύει ο καθένας, απλά δεν υπάρχει κανένας σοβαρός λόγος να χρησιμοποιήσετε ποτέ τις μπιέλες H-Beam. Δεν έχει νόημα να αγοράζετε H-Beam, όταν οι σαφώς ανώτερες I-Beam είναι άμεσα διαθέσιμες.
Καταλαβαίνω ότι οι θιασώτες των H-Beam μπορεί να δυσανασχετούν διαβάζοντας ότι οι H-Beam είναι κατώτερες από κάθε άποψη και ότι θα μπορούσαν να έχουν κάνει καλύτερη επιλογή, αλλά έτσι δεν θα αλλάξουν οι μηχανικές ιδιότητες που αποδεικνύουν την ανωτερότητα του σχεδίου μπιέλας I-Beam. Είναι φυσικά δικαίωμα του καθενός να βάλει ό,τι θέλει στο μοτέρ του, αλλά, αν σας είναι δύσκολο ακόμα να αποδεχθείτε τα λεγόμενα, σκεφθείτε και τα εξής που έχει να πει η γνωστή εταιρεία Lunati για τα προϊόντα της:
• Μπιέλες H-Beam - κατάλληλες για «φτιαγμένα» μοτέρ δρόμου και για πρώτο στάδιο αγωνιστικά μοτέρ.
• Μπιέλες I-Beam της σειράς Pro - κατάλληλες για αγωνιστική χρήση.

• Pro Mod I-Beam Rods - κατάλληλες για οποιαδήποτε αγωνιστική εφαρμογή και για αγώνες αντοχής με ιδιαίτερες απαιτήσεις από το καταξιωμένο πλέον σχέδιο I-beam.

Όλες οι μπιέλες της Lunati είναι φυσικά κατασκευασμένες από υψηλής ποιότητας κράμα σφυρήλατου χάλυβα 4340 για αντοχή. Όπως βλέπετε, η εταιρεία ξέρει καλά τη δουλειά της τόσα χρόνια και οι προτάσεις της είναι σε πλήρη συμφωνία με αυτά που είδαμε πιο πάνω σχετικά με τις διαφορές και τα πλεονεκτήματα/μειονεκτήματα του κάθε σχεδιαστικού τύπου, H-Beam και I-Beam.

Billet?

Πηγαίνοντας λίγο παρακάτω, θέλω να σημειώσω οτι δεν υπάρχει κανένας λόγος για μπιέλες «billet». Οι σφυρήλατες μπιέλες έχουν όλες τις απαιτούμενες ιδιότητες από τον τρόπο κατασκευής τους, τις οποίες δεν μπορούν να έχουν οι μπιέλες billet! Τα σφυρήλατα εξαρτήματα είναι πάντοτε καλύτερα από τα billet. Για παράδειγμα, όλα τα κρίσιμα εξαρτήματα των αεροσκαφών είναι σφυρήλατα και όχι billet. Τα εξαρτήματα billet είναι απλά φθηνότερα, όταν κατασκευάζονται σε μικρές ποσότητες, ακόμη κι αν ο χρόνος κατεργασίας τους είναι μεγαλύτερος, επειδή τα billet δεν χρειάζονται τις τεράστιες επενδύσεις σε πρέσες, καλούπια κλπ που απαιτούν τα σφυρήλατα εξαρτήματα. Όμως, όταν τα εξαρτήματα παράγονται σε αρκετά μεγάλες ποσότητες, οπότε επιμερίζεται και το κόστος του εξοπλισμού, τότε τα σφυρήλατα εξαρτήματα μπορούν να αποδειχθούν -εκτός από καλύτερης ποιότητας- και πιο φθηνά, καθώς δεν χρειάζονται τόσο μεγάλο χρόνο τελικής κατεργασίας. Τι να πω, είναι σχεδόν πάντα δύσκολο να αλλάξει ένας τρόπος σκέψης, κάτι που πιστεύουμε για πολλά χρόνια και να αποδεχθούμε μία νέα πραγματικότητα. Στην περίπτωση όμως που έχουμε να κάνουμε με ατράνταχτα τεχνικά δεδομένα, η αλλαγή γνώμης πρέπει να είναι πιο εύκολη και δικαιολογημένη.

 

Επίλογος

Σαν παιδί -που λένε- θέλησα κάποτε κι’ εγώ να βάλω μπιέλες H-beam στο μοτέρ μου -μη φαντασθείτε κανένα θηρίο, 236 αλογάκια, 3λιτρο V6 ήταν, αλλά συνεργάσθηκα με τους μηχανικούς της εταιρείας THS και οι μπιέλες που μου έφτιαξαν είχαν το ίδιο βάρος με τις εργοστασιακές I-beam που είχε το μοτέρ και όχι 120 γραμμάρια λιγότερο που είχαν οι αντίστοιχες aftermarket H-beam. Τι κέρδισα? Ίσως μόνο το κάπως καλύτερο μέταλλο, όπως αποδείχθηκε από τις διεξοδικές συγκριτικές μηχανικές δοκιμές που έκανα σε εργαστήριο δομικών μελετών και ελέγχων και τη γνωστή ποιότητα των ARP 2000. Νέο ραντεβού, λοιπόν, τον Αύγουστο, καλά να ‘μαστε όλοι!

 

Αρθρογράφος