elaboriamo i motori a scoppio

[magu]

Amici aeromodellisti leggo tanti pareri sull'equilibratra dei motori: non toccare si scquilibara tutto, si rompono i cuscinetti, il modello vibra ecc. ecc. poi qualcuno mi srive che ai motori che girano forte gli alleggerirebbe il contrappeso il più possibile ?? forse per chè quelli montati "orizzontalmente all'esterno" hanno la cenrtrifuga che sopperisce al peso delle masse altrene?

Originalmente inviato da il_biplano

Infatti, mi sorge un dubbio che a 40.000rpm si possano aspirare 100%V x N dove V è il volume della cilindrata e N numero dei giri.
Sarebbe più verosimile un 40%V, dato il lasso di tempo brevissimo per effettuare la carica, all'interno dei condotti. La perdita di carico, sommata all'inerzia dei gas, fornisce come risultato un rendimento volumetrico esiguo se paragonato a quello teorico del 100%.
E forse il mio 40% è anche ottimistico; infatti senza risonanza, la sola aspirazione darebbe come risultato un riempimento insufficiente a salire oltre la metà di quel regime preso in esame, data la parziale perdita allo scarico, dell'incombusto.
Per fortuna gli viene incontro l'urto della risonanza, a riportare il rendimento volumetrico entro una range tale da consentire una ulteriore "scalata" di giri.

In ogni caso V x N solo a rpm infinitamente bassi da poter considerare le perdite di carico nulle. Altrimenti la curva di coppia sarebbe una retta.

Penso che tu abbia già dato la risposta... quando un motore da F2A prende il massimo dei giri si dice che "intona", finchè non vedi un'intonata non capisci quanto violento si l'aumento di potenza che avviene pressochè istantaneamente (magari tu l'hai visto, sto facendo un discorso generico). L'effetto combinato di risonanza e pressione di ristagno sul venturi a velocità nell'ordine dei 300 km/h sicuramente dànno un contributo esagerato nel rendimento volumetrico di aspirazione, io penso che sia vicino al 100% se non addirittura superiore, altrimenti l'intonata stessa non avrebbe una spiegazione scientifica.
Ci sono studi sui motori 2T delle moto da gran premio che indicavano coefficienti di riempimento del cilindro ben superiori al valore unitario (se non ricordo male 1,15÷1,2 su motori della fine degli anni '80) nel regime di funzionamento corrispondente a quello relativo alla frequenza di risonanza propria del sistema aspirazione scarico! Il che è equivalente a dire che il rendimento volumetrico è pari al 115-120% (sempre che il valore numerico che ho a mente sia corretto) o ad una sovralimentazione di 0,15-0,2 bar... questo è il motivo per cui il volume nocivo del carter è stato progressivamente aumentato: per avere più miscela aria/combustibile da aspirare in marmitta per l'iniziale depressione generata dalla risonanza, per poi cacciarlo a sberle in camera di combustione

x Magu

il fatto che i motori vengano montati orizzontalmente evita il maggire attrito dovuto allo sfregamento del pistone contro la parete laterale se fosse montato "in piedi" o invertito come sui TR
Posso solo supporre che avere il motore verso l'esterno agevoli la fase di compressione togliendo un pò di stress alla biella, in effetti 30÷32 g per la massa del pistone non è che diano 'sto gran contributo, cmq sempre meglio averlo a favore che contro!
A prescindere dall'orientamento del motore, secondo me deve comunque essere equilibrato staticamente e (possibilmente) dinamicamente, perchè l'equilibratura riduce SEMPRE il carico sui supporti e lo stress sugli alberi. Anche avendo 32 g, a un motore che abbia corsa 14 e 40000 rpm di regime di funzionamento, omega²×raggio (con omega = 2 × pi_greco × rpm / 60) ha le masse alterne sottoposte a 123000 m/s² corrispondenti a qualcosa come 12500 g! il che vuol dire che un grammo di massa alterna non equilibrata dà luogo a una reazione aggiuntiva sui cuscinetti di circa 12,5 kg, contro i 30-32 grammi generati dalla centripeta dovuta al tiro dei cavi, cioè in rapporto è praticamente trascurabile!

Per fare le cose fatte bene, il discorso sarebbe ben più complesso dal punto di vista matematico in quanto entra in gioco il rapporto tra interasse di biella e corsa, derivate, approssimazione di infinitesimi di ordine superiore... lasciamo perdere perchè non ho voglia di trasformare il thread in una lezione di analisi1 o MAM, ed anche perchè quella banalissima formuletta consente comunque di calcolare agevolmente l'accelerazione centripeta a cui è soggetta una massa rotante e di avere un valore qualitativo di confronto tra soluzioni differenti

x Andykaw

Che software usi per l'equilibratura degli alberi?
E' free o a pagamento? io attualmente mi affido direttamente al cad 3D per la restituzione del momento eccentrico e delle masse alterne, mentre prima del 3D ci davo dentro con calcoli e fogli excel basati sui numeri complessi per la gestione delle coordinate polari... denghiù

[Renato Privitera]

Piero Fontana scrisse nel 1978 un articolo in due puntate su Modellistica dove spiegava la ragione del montaggio orizzontale del motore :
La causa principale consisteva nella posizione del serbatoio in relazione al tipo di motore che si intende usare, cioè se è possibile, in base alla posizione del carburatore del motore, posizionare correttamente il serbatoio uniflow, identificato come il più pratico da usare con gli scarichi accordati.
Al tempo dell'articolo erano disponibili il Rossi 15 ed il supertigre X15 il primo a valvola anteriore come i Profi attuali ed il secondo a valvola posteriore.
Col rossi il corretto posizionamento si otteneva coricandolo all' esterno, col St all' interno.
Nessun cenno veniva fatto nell' articolo al maggior rendimento di una posizione rispetto all'altra, solo alla possibilità di includere il tutto all'interno di una fusoliera....

Ecco le ultime due pagine dell'articolo con gli schizzi delle varie possibilità di montaggio, è evidente che quelle praticabili siano poche.

Sembrerebbe che ai motori come sono messi possa importare pochino.....

[nikarlo]

Originalmente inviato da Renato Privitera

Ecco le ultime due pagine dell'articolo con gli schizzi delle varie possibilità di montaggio, è evidente che quelle praticabili siano poche.

Sono gli stessi disegni presenti sul libro aggiornato di Kanneworff

[andykaw1]

Il sw che uso io è della softengine di Ancona, devi contattare ling. Serpilli, ma se hai nozioni avanzate di informatica e di trigonometria, unita alla padronanza della fisica con excell puoi calcolare tutto quello che ti pare.......quello che di buono ha il sw che uso io è la grafica, quindi l'interfaccia utente, per il resto i calcoli simili li facevano nel 1880......
Basta un libro serio e di settore automotive per far di conto sugli alberi motore, un foglio ed una matita (per i pigri anche una calcolatrice).

Per il fatto delle forze di inerzia che si scaricano sulla struttura (intensità e direzione) non sono attrezzato, ma non mi cruccio, io al massimo modifico quello che ho non è che progetto un albero motore......al limite un buon albero lo faccio copiare da aziende che partendo dai forgiati arrivano a darmi l'albero imbiellato e pronto all'uso.
Pensa sempre al sistema, in un monocilindrico è impossibile avere sia dinamica che statica in equilibrio..... sarebbe una contraddizione in termini, su un 4, 6 e rotti cilindri si...
Poi i micromotori sono una razza a parte, nei casi di prodotti per gare "vere" se durano un paio d'ore è tutto di guadagnato, quando uno ha trovato la quadra come erogazione e potenza (quindi giri max) è a posto e poco gli importa delle teorie..... dato che chi vince ha sempre ragione.

Il riempimento volumetrico e giri: se la potenza è = al lavoro nel tempo un motore che gira a 40000 con la stessa elica della versione std (che magari fa solo 30000 giri) sgnifica che c'è stato un netto incremento e non penso che il valore pari all'unità sia lontano dalla realtà.....se i dati (giri) sono reali il rendimento dell'elica è calcolabile e si deriva la potenza impiegata, da quel dato (potenza impiegata) e cubatura del motore si deriva il rendimento volumetrico... molto facile....e lì non ci son balle, ma oltre un secolo di storia dei motori a scoppio e le leggi della fisica non variano in base alla cilindrata o ciclo del motore!
saluti,
Andrea

Originalmente inviato da Renato Privitera

Piero Fontana scrisse nel 1978 un articolo in due puntate su Modellistica dove spiegava la ragione del montaggio orizzontale del motore :
La causa principale consisteva nella posizione del serbatoio in relazione al tipo di motore che si intende usare, cioè se è possibile, in base alla posizione del carburatore del motore, posizionare correttamente il serbatoio uniflow, identificato come il più pratico da usare con gli scarichi accordati.
Al tempo dell'articolo erano disponibili il Rossi 15 ed il supertigre X15 il primo a valvola anteriore come i Profi attuali ed il secondo a valvola posteriore.
Col rossi il corretto posizionamento si otteneva coricandolo all' esterno, col St all' interno.
Nessun cenno veniva fatto nell' articolo al maggior rendimento di una posizione rispetto all'altra, solo alla possibilità di includere il tutto all'interno di una fusoliera....

Ecco le ultime due pagine dell'articolo con gli schizzi delle varie possibilità di montaggio, è evidente che quelle praticabili siano poche.

Sembrerebbe che ai motori come sono messi possa importare pochino.....

Grazie Renato! a questo aspetto non ci avevo proprio pensato, i velocità con cui ho avuto a che fare sono tutti a motore orizzontale, e la risposta allo sfregamento laterale del pistone l'avevo trovata su un sito di tether car, in cui c'era un prototipo con il motore orizzontale appunto per evitare lo sfregamento del pistone (anche Saudella aveva un'auto al pilone con un OPS .29 orizzontale...) ero convinto che il vero motivo fosse quello

Sooooooooorrrrryyyyyyyyyyy!

Originalmente inviato da andykaw1

[...]dato che chi vince ha sempre ragione.
Andrea

Grandissimo! alla fine lo scopo è quello e basta!

sulla questione eqilibratura dinamica, per averla completa bisognerebbe avere tre contralberi, ma già una lavorazione dell'estremità anteriore dell'albero con spianatura e inserti in tungsteno porta a qualche beneficio... peccato che sull'OS che uso per il Gip46 non si riesca a fare, c'è poco spazio per la lavorazione e poi è su bronzina, sicchè rischio più danni che prestazioni...
Forse forse col G20...

[magu]

Originalmente inviato da lucareds7

Grandissimo! alla fine lo scopo è quello e basta!

sulla questione eqilibratura dinamica, per averla completa bisognerebbe avere tre contralberi, ma già una lavorazione dell'estremità anteriore dell'albero con spianatura e inserti in tungsteno porta a qualche beneficio... peccato che sull'OS che uso per il Gip46 non si riesca a fare, c'è poco spazio per la lavorazione e poi è su bronzina, sicchè rischio più danni che prestazioni...
Forse forse col G20...

Ed è quì che nasce l'igenio , come disse "tizio", tutto è relativotizio .Altra frase ma stesse faccine, cioè si può ottenere lo stesso effetto usando altri sistemi...e a volte possono essere più performanti.

[andykaw1]

Originalmente inviato da lucareds7

Grandissimo! alla fine lo scopo è quello e basta!

sulla questione eqilibratura dinamica, per averla completa bisognerebbe avere tre contralberi, ma già una lavorazione dell'estremità anteriore dell'albero con spianatura e inserti in tungsteno porta a qualche beneficio... peccato che sull'OS che uso per il Gip46 non si riesca a fare, c'è poco spazio per la lavorazione e poi è su bronzina, sicchè rischio più danni che prestazioni...
Forse forse col G20...

Scusa ma dove li metti TRE (3!) contralberi???
Ci sono motori scala 1/1 che ne montano 2 ma con 3 non ho mai visti, non chiederti il perché, sui pluricindrici non serve......già si ottiene molto con metodi "tradizionali" e poi in alcuni settori (custom principalmente, moto) la pulsazione di un motore è una parte fondamentale del prodotto, come il sound che viene dagli scarichi... una Ducati la riconosci ad occhi chiusi!
Una Guzzi idem, come del resto un boxer BMW, basta ascoltare e riconosci la voce......
Per i glow non mi andrei ad incasinare la vita, dato che gli spazi sono limitati, mettere alberi in più significherebbe maggiori perdite organiche a fronte di quale beneficio? non è la percentuale di equilibratura fatta con metodi e calcoli semplici a ad essere un problema, dato che non genera potenza (è storia e fisica, fidati), ma il fine, mi pare di capire che tu hai interpretato l'equilibratura perfetta come panacea di chissà quali mali o problemi.... credimi non è così....non ho elementi oggettivi per sostenere la mia idea, se non il mero confronto ed analisi dei motori 1/1 in circolazione, le moto (125-250-GP2 e GP1, cross e kart fino a 250 cc 2 & 4 tempi) non ne necessitano eppure sviluppano potenze specifiche notevoli...., dove sono stati messi su motori da corsa è stato spesso per vibrazioni potenzialmente dannose per la struttura o per il pilota, perdere sensibilità alle mani non è utile per finire una gara.
Mettere parti in più significa potenzialmente avere problemi e pesi in più.

L'uso del tungsteno ovvia a 2 problemi o meglio permette di modificare al meglio il volume dell'albero motore, la % di bilanciamento relativo alla massa in moto alterno, e puoi dare delle caratteristiche di inerzia particolari, dove l'effetto giroscopico di un volano di rilevanti dimensioni andrebbe a penalizzare la guidabilità (handling), in quanto ben sai che tutti gli organi rotanti vanno ad influenzare la dinamica del mezzo in movimento, in particolare nelle esse (caso moto ed auto) e nelle condizioni di frenata ed accelerazione.
Per massimizzare le prestazioni di un motore ci sono decine di operazioni da fare, chiedi a MaGu; poi per i mezzi volanti l'inerzia dell'elica e delle forze generate dal motore in rotazione influenzano (per quanto ne so) anche l'assetto del velivolo nei transitori.
Mi ricordo di un banco prova dinamico per motori a pistoni ( aerei 1/1) che aveva celle di carico sia nell'asse di spinta o di trazione e sui 2 lati destro e sinistro per andare a misurare le spinte che esso generava..... banco fatto eoni or sono dalla Borghi & Saveri.
Comunque sia, buon divertimento nelle modifiche... ma sul motore tuo glow con bronzine, non pensi che un trattamento criogenico possa dare qualche vantaggio?
Elimineresti le tensioni dei metalli (carter e bronzine) e magari già solo lì andresti cavar fuori qualche (nano) Nm..... e a caldo le dilatazioni potrebbero essere uniformi e non localizzate.....
saluti,
Andrea

PS: per limitare le spinte laterali del pistone nei confronti della camicia di norma si realizza un disassamento dello spinotto...... mi pare particolare la necessità di sdraiare un motore per tale motivo, ma credo che a mali estremi estremi rimedi.... pensa a quanto c'è da fare nel settore glow, anche solo a livello di design motore....
Pare che sia un settore chiuso dove tutti copiano tutti.....

Originalmente inviato da andykaw1

Scusa ma dove li metti TRE (3!) contralberi???
Ci sono motori scala 1/1 che ne montano 2 ma con 3 non ho mai visti, non chiederti il perché, sui pluricindrici non serve......già si ottiene molto con metodi "tradizionali" e poi in alcuni settori (custom principalmente, moto) la pulsazione di un motore è una parte fondamentale del prodotto, come il sound che viene dagli scarichi... una Ducati la riconosci ad occhi chiusi!
Una Guzzi idem, come del resto un boxer BMW, basta ascoltare e riconosci la voce......
Per i glow non mi andrei ad incasinare la vita, dato che gli spazi sono limitati, mettere alberi in più significherebbe maggiori perdite organiche a fronte di quale beneficio? non è la percentuale di equilibratura fatta con metodi e calcoli semplici a ad essere un problema, dato che non genera potenza (è storia e fisica, fidati), ma il fine, mi pare di capire che tu hai interpretato l'equilibratura perfetta come panacea di chissà quali mali o problemi.... credimi non è così....non ho elementi oggettivi per sostenere la mia idea, se non il mero confronto ed analisi dei motori 1/1 in circolazione, le moto (125-250-GP2 e GP1, cross e kart fino a 250 cc 2 & 4 tempi) non ne necessitano eppure sviluppano potenze specifiche notevoli...., dove sono stati messi su motori da corsa è stato spesso per vibrazioni potenzialmente dannose per la struttura o per il pilota, perdere sensibilità alle mani non è utile per finire una gara.
Mettere parti in più significa potenzialmente avere problemi e pesi in più.

L'uso del tungsteno ovvia a 2 problemi o meglio permette di modificare al meglio il volume dell'albero motore, la % di bilanciamento relativo alla massa in moto alterno, e puoi dare delle caratteristiche di inerzia particolari, dove l'effetto giroscopico di un volano di rilevanti dimensioni andrebbe a penalizzare la guidabilità (handling), in quanto ben sai che tutti gli organi rotanti vanno ad influenzare la dinamica del mezzo in movimento, in particolare nelle esse (caso moto ed auto) e nelle condizioni di frenata ed accelerazione.
Per massimizzare le prestazioni di un motore ci sono decine di operazioni da fare, chiedi a MaGu; poi per i mezzi volanti l'inerzia dell'elica e delle forze generate dal motore in rotazione influenzano (per quanto ne so) anche l'assetto del velivolo nei transitori.
Mi ricordo di un banco prova dinamico per motori a pistoni ( aerei 1/1) che aveva celle di carico sia nell'asse di spinta o di trazione e sui 2 lati destro e sinistro per andare a misurare le spinte che esso generava..... banco fatto eoni or sono dalla Borghi & Saveri.
Comunque sia, buon divertimento nelle modifiche... ma sul motore tuo glow con bronzine, non pensi che un trattamento criogenico possa dare qualche vantaggio?
Elimineresti le tensioni dei metalli (carter e bronzine) e magari già solo lì andresti cavar fuori qualche (nano) Nm..... e a caldo le dilatazioni potrebbero essere uniformi e non localizzate.....
saluti,
Andrea

PS: per limitare le spinte laterali del pistone nei confronti della camicia di norma si realizza un disassamento dello spinotto...... mi pare particolare la necessità di sdraiare un motore per tale motivo, ma credo che a mali estremi estremi rimedi.... pensa a quanto c'è da fare nel settore glow, anche solo a livello di design motore....
Pare che sia un settore chiuso dove tutti copiano tutti.....

Andrea, scusa ma mi son spiegato male... assolutamente non metterei mai tre alberi, mai! anzi, io sono per una buona/ottima equilibratura dell'albero principale e basta, gli altri servono solo ad aumentare il comfort di guida. Cmq dovrebbero essere tre... uno controrotante rispetto all'albero principale che compensa le forze alterne del primo ordine e due controrotanti tra di loro che ellidono le forze alterne del 2° ordine dovute all'oscillazione laterale della biella. Questo è il punto di vista strettamente accademico, dal lato pratico anch'io non ho mai visto un'applicazione reale di questo sistema anche perchè (soprattutto in un 2t) complicherebbe inutilmente la costruzione e i costi lieviterebbero sensibilmente. 4 silent-block ed è tutto ok a costo quasi zero, in confronto!

A me il tungsteno non serve tanto per ridurre il diametro della mannaia, quanto per creare un contrappeso "secondario" all'estremità anteriore dell'albero in modo da ridurre la coppia ortogonale ai cuscinetti generata dalla rotazione della mannaia stessa. Sostanzialmente se la massa eccentrica potesse essere considerata puntiforme, al posto di averla a sbalzo di alcuni mm vorrei riuscire a portarla tra i cuscinetti (o in mezzeria della bronzina), così nelle angolazioni distanti dai PM /vicine alle quadrature il carico eccentrico genera una reazione sul cuscinetto posteriore ben ridotta, a tutto beneficio di perdite meccaniche, usura del cuscinetto e anche delle vibrazioni. Non sho se shono shtato shpiegato

Un'ultima cosa... x il trattamento criogenico, ne ho sentito qualche accenno per la distensione delle saldature... su internet non ho trovato molto, hai qualche info/link dove spieghino un pò le caratteristiche di questo trattamento? di trattamenti a caldo sugli acciai ne so parecchio, ma di quelli criogenici sono quasi digiuno...