A biela é o elo que transmite as forças entre o pistão e o virabrequim. As bielas devem ser fortes o suficiente para permanecerem rígidas sob carga e, ainda assim, leves o suficiente para reduzir as forças de inércia que são produzidas quando a haste e o pistão param, mudam de direção e começam novamente no final de cada curso.
Existem quatro tipos de conjuntos de bielas: 1. Simples 2. Garfo e lâmina 3. Mestre e articulado 4. Tipo bipartido.
Conjunto de haste mestre e articulada
O conjunto de haste mestre e articulada é comumente usado em motores radiais. Em um motor radial, o pistão em um cilindro em cada linha é conectado ao virabrequim por uma haste mestra. Todos os outros pistões na linha são conectados à haste mestra por hastes articuladas. Em um motor de 18 cilindros, que possui duas fileiras de cilindros, há duas hastes mestras e 16 hastes articuladas. As hastes articuladas são construídas de liga de aço forjado em forma de I ou H, denotando a forma da seção transversal. As buchas de bronze são pressionadas nos orifícios em cada extremidade da haste articulada para fornecer rolamentos de pino de articulação e pino de pistão.
A haste mestra serve como elo de ligação entre o pino do pistão e o pino de manivela. A extremidade do pino de manivela, ou a extremidade grande, contém o mancal do pino de manivela ou da haste mestra. Flanges ao redor da extremidade grande permitem a fixação das hastes articuladas. As hastes articuladas são presas à haste mestra por pinos de articulação, que são pressionados em orifícios nos flanges da haste mestra durante a montagem. Um mancal liso, geralmente chamado de bucha do pino do pistão, é instalado na extremidade do pistão da haste mestra para receber o pino do pistão.
Quando um virabrequim do tipo split-spline ou split-clamp é empregado, uma haste mestra de peça única é usada. As hastes mestra e articulada são montadas e instaladas no virabrequim; as seções do virabrequim são então unidas. Em motores que usam o tipo de virabrequim de peça única, a extremidade grande da haste mestra é dividida, assim como o rolamento da haste mestra. A parte principal da haste mestra é instalada no pino de manivela; em seguida, a tampa do mancal é colocada no lugar e aparafusada à haste mestra. Os centros dos pinos de articulação não coincidem com o centro do pino de manivela. Assim, enquanto o centro do virabrequim descreve um círculo verdadeiro para cada revolução do virabrequim, os centros dos pinos da articulação descrevem um caminho elíptico. As trajetórias elípticas são simétricas em torno de uma linha central que passa pelo cilindro da haste mestra. Pode-se observar que os diâmetros maiores das elipses não são os mesmos. Assim, as hastes de ligação têm graus variados de angularidade em relação ao centro do movimento da manivela.
Por causa da variação angular das hastes de ligação e do movimento elíptico dos pinos de articulação, todos os pistões não se movem uma quantidade igual em cada cilindro para um determinado número de graus de movimento da manivela. Esta variação na posição do pistão entre os cilindros pode ter um efeito considerável no funcionamento do motor. Para minimizar o efeito desses fatores na válvula e no ponto de ignição, os orifícios do pino de articulação no flange da haste mestre não são equidistantes do centro do virabrequim, compensando assim o efeito da angularidade da haste de ligação.
Outro método de minimizar os efeitos adversos na operação do motor é usar um magneto compensado. Neste magneto o came do disjuntor tem um número de lóbulos igual ao número de cilindros do motor. Para compensar a variação na posição do pistão devido à angularidade da haste de ligação, os ressaltos do came do disjuntor são retificados com espaçamento irregular. Isso permite que os contatos do disjuntor se abram quando o pistão estiver na posição de disparo correta.
Alfinetes de articulação
Os pinos articulados são de construção sólida, exceto pelas passagens de óleo perfuradas nos pinos, que lubrificam as buchas dos pinos articulados. Esses pinos podem ser instalados pressionando-se nos orifícios dos flanges da haste mestra para que não girem na haste mestra. Os pinos de articulação também podem ser instalados com um ajuste solto para que possam girar nos orifícios do flange da haste mestre e também nas buchas da haste articulada. Estes são chamados de pinos de articulação flutuantes. Em qualquer tipo de instalação, uma placa de trava em cada lado retém o pino da articulação e evita um movimento lateral.
Bielas Tipo Simples
As bielas do tipo liso são usadas em motores em linha e opostos. A extremidade da haste presa ao pino de manivela é equipada com uma tampa e um rolamento de duas peças. A tampa do mancal é fixada na extremidade da haste por parafusos ou pinos. Para manter o ajuste e o equilíbrio adequados, as bielas devem sempre ser substituídas no mesmo cilindro e na mesma posição relativa.
Conjunto de haste de garfo e lâmina
O conjunto de haste garfo e lâmina é usado principalmente em motores do tipo V. A haste bifurcada é dividida na extremidade do pino de manivela para permitir espaço para a haste da lâmina se encaixar entre os pinos. Um único rolamento de duas peças é usado na extremidade do virabrequim da haste. Este tipo de biela não é muito usado em motores modernos.
