Ferrando95

Analisi posizione sistema biella--manovella

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Intendevo: a lunghezza biella uguale a metà corsa è ovvio che si fermerebbe a 270°...ma ci sarà un limite quantificabile di lunghezza biella affinchè riesca a tornar su!

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Credo senza dubbio vi sia un limite... Ovvio che se spinge a 90° forza il moto contro la canna e si ferma... Ma ovviamente un caso così non c'è. 

Sarebbe da capire sotto quale limite il funzionamento è troppo influenzato dal fenomeno tanto da essere sconsigliato sia per accelerazione che per attrito che regolarità 

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Allora, diciamo che a rigore per applicare questo metodo, l angolo da considerare per la biella non sarebbe quello da me disegnato, ma quello dell'immagine sottostante.

20171116_160954.thumb.jpg.1218efbede9c0e2fefb47d85fb722b2e.jpg

Bisognerebbe prendere l'angolo (detto fase) dall inizio di ogni vettore, misurandolo in senso antiorario. Io ho scelto di sbattermene e prendere l angolo tra asse cilindro e biella, solo a fini esplicativi. Tutto funziona quindi non si presenta il problema, ma invece di fare semplici conti matematici bisogna porre il + o il - davanti alle componenti in base al fatto che siano dirette in senso positivo o senso negativo, ovvero il segno non viene fornito direttamente dal valore del seno o del coseno.

Non so se fosse questo il dubbio :meaculpa:

 

Comunque io dubito con tutto me stesso che il sistema con la biella lunga metà corsa possa funzionare. Questo sistema non tiene conto delle forze, ma solo del punto di vista cinematico (con la cinematica si guarda solo come si muovono i corpi, senza sapere perché si muovono così, ovvero escludendo le forze che originano il moto). Suppongo che a 90° il pistone non vada su perché la biella spinge verso la canna, e non verso su :Jumping: è un caso limite e perciò inapplicabile.

 

  • Grazie 1

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Ok, si, riguardo agli angoli sono d'accordo! intendevo solo cosa legasse i due coseni... cioè la formula cos + cos = b non capivo da quale teorema fosse ricavata!

comunque si, assolutamente... a 90 ° si fermerebbe ovviamente! tu hai descritto giustamente il moto, nella realtà sarebbe impraticabile.

stavo pensando ad una biella "X" di qualche mm più lunga della metà della corsa: da quale valore inizierebbe a funzionare?

tutto ciò non ha senso, era solo una curiosità ;)

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Le formule su x e su y le ho ottenute solo proiettando i vettori sugli assi. 

Il vettore che esprime lo spostamento del pistone, ovvero s, ha solo componente x.

 

La tua domanda è di difficile risposta... in un sistema ideale privo di attriti con una biella lunga un infinitesimo di più del raggio di manovella, il pistone dovrebbe andare su.  in via del tutto teorica suppongo che il sistema cominci a funzionare con appena la componente della forza che spinge su il pistone supera la forza di attrito che c è tra pistone e canna... ma capire quanto è questo attrito a livello fisico è piuttosto complicato, se non impossibile.

La storia di avere la biella lunga almeno il doppio della corsa, non è affatto sbagliata!!!

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Poi ci sono i casi in cui la cosa non viene rispettata... ovvero quelli in cui è leggermente più corta.

Si vede bene il nostro caso con corsa 51 e biella 97, tempo fa avevo sentito dire che la piaggio limitatamente al motore che stava progettando avesse fatto las celta di una biella leggermente più corta per mantenere un volume in camera di manovella più contenuto ed avere un diagramma favorevole con i cilindri originali oltre al tipo di aspirazione e scarico scelti.

 

Ora non so se sia realmente così... ma credo che le bielle se non se le facevano direttamente le facevano fare su specifica (visto l'elevato numero di pezzi) poi ovviamente erano fatte per avere la giusta qualità in base all'impiego che avrebbero avuto e quindi risultare anche economiche.

Cmq sia magari uno studio era stato fatto... Non so se esistano racconti da parte dei progettisti motori del tempo che vadano a spiegare un po' le scelte tecniche e tutto (ma non credo).

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Ciao, complimenti! si vede che ti piace capire quello che fai, bravo.

A parità di corsa, quindi, se allunghiamo la biella riduciamo gli attriti, di conseguenza dovrebbero ridurrsi le temperature in gioco miglioriando quindi l'affidabilità e la durata del cilindro.

Ma quali sarebbero i benefici ottenibili passando, per esempio, con un albero in corsa 57 da biella 105 a biella 110mm? Penso che in un cilindro "standard" sia necessario basettare o per lo meno adeguare la posizione del cilindro rispetto alla testa.

 

Domanda pratica. Se io montassi un albero corsa 57 biella 110, tipo px 200 per intenderci, in un blocco px 125 (chiaramente dopo la barenatura), che originariamente ha corsa 57 e biella 105, avrei necessità di "recuperare" la differenza di 5mm tra la biella 105 e quella 110. Quindi, a parità di cilindro, dovrei montare uno spessore di 5mm (o come basetta o spessore tra cilindro e testa o entrambe) per evitare di far sbattere il pistone sulla testa. Suppongo che le fasi del cilindro cambino significativamente...

Potrei anche montare un cilindro per corsa 60 e spessorarlo di 2mm o sto dicendo una fesseria?

 

Trovo particolarmente interessante la possibilità ottenibile, mediante opportuni spessori, di fare in modo che il pistone al punto morto inferiore si allinei perfettamente con lo scarico.

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La cosa migliore e compensare con un pistone avente altezza di compressione 30 mm (5in meno dell originale ) .

Così le lunghezze dei travasi e la distanza della valvola dalle luci resta inalterata .

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2 ore fa, sirvano dice:

Ciao, complimenti! si vede che ti piace capire quello che fai, bravo.

A parità di corsa, quindi, se allunghiamo la biella riduciamo gli attriti, di conseguenza dovrebbero ridurrsi le temperature in gioco miglioriando quindi l'affidabilità e la durata del cilindro.

Ma quali sarebbero i benefici ottenibili passando, per esempio, con un albero in corsa 57 da biella 105 a biella 110mm? Penso che in un cilindro "standard" sia necessario basettare o per lo meno adeguare la posizione del cilindro rispetto alla testa.

 

Domanda pratica. Se io montassi un albero corsa 57 biella 110, tipo px 200 per intenderci, in un blocco px 125 (chiaramente dopo la barenatura), che originariamente ha corsa 57 e biella 105, avrei necessità di "recuperare" la differenza di 5mm tra la biella 105 e quella 110. Quindi, a parità di cilindro, dovrei montare uno spessore di 5mm (o come basetta o spessore tra cilindro e testa o entrambe) per evitare di far sbattere il pistone sulla testa. Suppongo che le fasi del cilindro cambino significativamente...

Potrei anche montare un cilindro per corsa 60 e spessorarlo di 2mm o sto dicendo una fesseria?

 

Trovo particolarmente interessante la possibilità ottenibile, mediante opportuni spessori, di fare in modo che il pistone al punto morto inferiore si allinei perfettamente con lo scarico.

 

Le fasi in realtà cambiano di poco per via del fatto che i punti morti della corsa "durano" leggermente di più..direi forse 2-3 gradi in tutto.

Il beneficio maggiore, come dice @muttley , si ottiene montando un pistone con altezza di compressione minore (proprio dei 5mm della maggior lunghezza di biella) che garantisce un miglior passaggio di miscela quando ci si avvicina al PMI  , avendo creato molto più spazio nelle sacche travaso.

Ciao

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57 minuti fa, muttley dice:

La cosa migliore e compensare con un pistone avente altezza di compressione 30 mm (5in meno dell originale ) .

Così le lunghezze dei travasi e la distanza della valvola dalle luci resta inalterata .

 

22 minuti fa, solovalvola dice:

 

Le fasi in realtà cambiano di poco per via del fatto che i punti morti della corsa "durano" leggermente di più..direi forse 2-3 gradi in tutto.

Il beneficio maggiore, come dice @muttley , si ottiene montando un pistone con altezza di compressione minore (proprio dei 5mm della maggior lunghezza di biella) che garantisce un miglior passaggio di miscela quando ci si avvicina al PMI  , avendo creato molto più spazio nelle sacche travaso.

Ciao


Ipotizzando di voler usare un cilindro 177, avente pistone D63... dove lo trovo un pistone D63 avente altezza di compressione 30mm? L'unico che ho trovato è questo della Honda NSR200, che però ha diametro 63.95mm. Ciò vorrebbe dire, partendo da un Polini ghisa 177, rettificarlo a... quanta tolleranza bisognerebbe dargli?

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Esatto ci sono i d 64 " 63,96ecc trasformazione polini per cagiva , altezza compressione 30 elefant ecc..,  25 mito ..io ho usato questo ultimo abbassando ulteriormente il cilindro di 5mm , altrimenti con quello 64 mito ti ci vorrebbe una biella da 115 .. .

Solo valvola ha trovato un pistone diverso 63 mi pare alto 30 , e da leggere sul suo post per cosa è perché non lo riccordo .

Tolleranza ....dipende da come vuoi fare , se all inizio ci vai piano , e il motore e ben carburato e tutto è apposto si puo fare anche 8 centesimi .

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Ciao Sirvano, grazie per i complimenti, comunque vedo che ti hanno già risposto ottimamente! Se si va ad aumentare la lunghezza della biella bisogna per forza di cose recuperare da qualche parte: il metodo di muttley è probabilmente il migliore.

Comunque dopo quasi un anno sono di nuovo qua! Ho dati tanti esami, devo darne ancora tanti, mi sono laureato alla triennale e ora sto seguendo con sempre più interesse gli ultimi due anni di magistrale… a Febbraio dovrei cominciare la tesi con il docente di motori a combustione interna e sinceramente sono molto esaltato!!

Questa volta ho lavorato un pochino sul disassamento del pistone e devo dire che sono usciti parecchi spunti interessanti!

 

Aggiunte teoriche a quanto già detto: i perché del manovellismo disassato.

 

286445846_Manovellismodisassato.thumb.png.a0971aea6ebf3d5af6aa0e5367f45da9.png

Questa volta consiglio a tutti di leggere questa parte, anche ai non fanatici della matematica. Quando vedete dei formuloni passate oltre, ma i concetti che verranno espressi nel seguito credo permettano una migliore comprensione del complicato fenomeno.

Nella pratica prende il nome di manovellismo disassato quello che si ottiene quando la “retta” su cui si muove il pistone non incrocia il centro di rotazione della manovella (vedere la figura, dove a sinistra si ha un manovellismo ordinario e a destra un manovellismo disassato). Si era visto nella precedente trattazione come il movimento fosse diverso dal PMI ai primi 90° di rotazione rispetto al tratto dai 90° fino al PMS; aggiungendo anche il disassamento, la situazione si complica moltissimo in quanto si ha un movimento del pistone diverso del pistone anche tra fase di compressione e fase di espansione.

I nomi delle variabili sono sempre gli stessi, ma si aggiungono due nuovi fattori:

  • ·         r = raggio di manovella;

 

  • ·         b = lunghezza biella;
  • ·         λ = b/r = rapporto lunghezza biella/raggio di manovella;
  • ·         θ = angolo di manovella (-180°=PMI; 0°=PMS; 180°=PMI)
  • ·         φ = angolo di inclinazione biella rispetto all’asse del cilindro;
  • ·         s = posizione relativa (rispetto alla corsa) del pistone, con s=0 quando la manovella è a ±180°;
  • ·         d = disassamento, ovvero di quanto è spostato il pistone rispetto al manovellismo ordinario;
  • ·         β = b/e = rapporto lunghezza biella/disassamento.

Le formule sono le seguenti, molto simili a prima ma con l’aggiunta importante del fattore β:

 

Formule.png.848741b646f6052abddcdfe9795a3521.png

 

Dove α è un parametro opportuno che mi permette di porre s=0 quando θ=±180°, ovvero quando ci troviamo con lo spinotto della manovella nel punto più basso (ovvero, nel caso senza disassamento, al punto morto inferiore... si vedrà nel seguito perchè ho precisato). Sicuramente esistono formule più sensate e facili, ma ho utilizzato queste perché essendomele ricavate io so un po’ meglio come giostrarmi nei risultati.

Qual è il motivo che si cela dietro all’utilizzo spinto, soprattutto nei 4T, dei manovellismi disassati? Oltre alle differenze cinematiche nel movimento del pistone, suppongo che il motivo principale che ha spinto al disassamento sia legato alle forze in gioco: se durante la combustione e la fase di espansione, si riesce a tenere la biella più “dritta” (sarebbe meglio dire, nella stessa direzione della forza applicata dalla combustione), allora si avrà una forza di attrito minore dovuta alla spinta del pistone verso la canna. È questo il motivo principale e infatti il disassamento va fatto sempre “dalla parte dell’albero” in cui si ha la fase di espansione (spero di essermi fatto capire), ovvero in modo contrario rispetto all’immagine da me postata, dove il cilindro è spostato dalla parte dell’albero in cui si ha la compressione.

In questo modo si ottiene una biella più inclinata nella fase di compressione e una biella meno inclinata nella fase di espansione, a tutto vantaggio degli attriti durante l’espansione, quando si ha la sollecitazione maggiore.

Muttley mi ha inoltre fatto notare come il disassamento venga usato molto sui 4t per ridurre la rumorosità del motore, in quanto la diversa ripartizione del carico risulta avere anche questo vantaggio.

Cosa si ottiene nei movimenti del pistone?

1)Un movimento differente tra fase di salita e fase di discesa;

2) lo spostamento dei punti morti e quindi una durata diversa in gradi della fase di compressione e della fase di espansione;

3) una corsa maggiore a pari condizioni geometriche.

Come si vedrà nel seguito il primo effetto è importante già con piccoli disassamenti, mentre il secondo e il terzo effetto sono trascurabili con i disassamenti che si adottano di norma. Prima di buttarsi su grafici e considerazioni più pratiche, tengo a precisare come questa roba sia tutta farina del mio sacco, ovvero non sono cose che ho imparato in università o letto su libri (oddio, un po’ di spunti li ho presi, ma non ho trovato molto): ciò vuol dire che potrebbero esserci errori e qualunque errore salti all’occhio vi invito a mostrarmelo. Cercate di sforzarvi molto per visualizzare mentalmente quanto verrà proposto nel seguito.

La trattazione si divide ora in 2 parti: la prima dove vengono espressi i concetti attraverso l’uso di grafici e la seconda ove mi sono focalizzato sul confronto tra il caso ordinario e i casi con d=1-2-3 mm.

Considerazioni qualitative, analisi dei casi limite

 

 

Tutto lo studio è stato fatto sul caso più classico, ovvero quello del corsa 51 con biella da 97.

 

Partiamo subito con il primo grafico, dove si mostra lo spostamento del pistone in funzione dell’angolo di rotazione della manovella, con vari valori di disassamento (si ricorda che a -180° siamo al PMI, a 0° siamo al PMS e a 180° siamo di nuovo al PMI… o almeno, dovremmo esserci!!)

 

646368852_Spostamentopistoneinfunzionedellangolodirotazione.thumb.png.d9b20fb7da59513dc204b2b4b9b1052d.png

 

Le curve con piccoli disassamenti sono molto schiacciate l’una sull’altra, ma guardando le curve con disassamenti notevoli si può capire cosa succede per fissare in testa il tutto. Il caso limite è dato, con questa geometria, da un disassamento di 71,5mm, pari alla lunghezza della biella meno il raggio di manovella. Guardando questa curva e quella con disassamento di 50mm, si nota come il PMI si sposti ad angoli di rotazione maggiori, così come il PMS:  i punti morti non sono più a 0° e 180°!! Si nota inoltre l’aumento della corsa: nel caso limite, la corsa è di circa 100mm!

Tutto questo sembra senza alcun senso, ma se provate ad immaginare un cilindro molto disassato, sono certo che potrete notare i movimenti della biella che causano queste anomalie.

I due punti morti non si spostano però della stessa quantità: lo spostamento del punto morto inferiore è maggiore rispetto allo spostamento del punto morto superiore; ciò vuol dire che la fase di compressione viene ad occupare meno gradi rispetto alla fase di espansione.

Si potrebbero fare tanti bei grafici, ma credo che una tabella chiarisca molto di più: tutto quanto spiegato sopra è detto con i numeri in questo tabellone dove si ha:

-Disassamento con cui è stato fatto il calcolo in mm;

-Valore del PMI e del PMS in mm;

-Angolo di rotazione a cui si ha il PMI e il PMS in gradi;

-Valore effettivo della corsa in mm;

-Gradi occupati dalla fase di compressione e dalla fase di espansione.

116354193_Tabella1.thumb.png.f453ec58f6d019a73a16aa3372d5936b.png

Per quanto riguarda l’inclinazione della biella, il grafico che propongo è il seguente:

159782653_Inclinazionebiellainfunzionedellangolodirotazione.thumb.png.e1c82398fe06ce2c10d4cff79fcd944d.png

 

Al di là del segno dell’angolo (è – o + a seconda che sia inclinata da una parte o dall’altra) risultano molto important  i valori numerici: ho preferito mettere solo la curva relativa a d=1mm tralasciando quelle a d=2mm e d=3mm, molto prossime e di scarso significato. Si ponga particolare attenzione alla vicinanza al valore di inclinazione nulla, che è il vero fattore importante!

All’aumentare del disassamento si aumenta l’inclinazione in fase di compressione (ci allontaniamo dall’asse delle ascisse, ovvero da inclinazione 0) e si riduce quello in fase di espansione (ci avviciniamo all’asse delle ascisse, ovvero all’inclinazione 0). A un certo punto si mantiene sempre una inclinazione, ovvero la biella non è mai dritta: ciò accade quando il disassamento è maggiore della lunghezza del raggio della manovella (ovvero maggiore di 25,5mm)! In tal caso la biella diventa dritta solo quando si raggiungono i 90° della fase di espansione. Dopo tale valore il disassamento perde la sua utilità, anche se per questioni meccaniche perde validità molto prima.

Con un bel tabellone riporto le inclinazioni massime in fase di compressione e di espansione al variare del disassamento; tali inclinazioni massime si ottengono sempre in corrispondenza dei 90°, sia che si stia salendo sia che si stia scendendo.

1335801557_Tabella2.thumb.png.ff24ebd9178adaae39ff47750287d235.png

Il relativo grafico, da me tagliato a un disassamento pari a 25,5mm, risulta essere il seguente:

1776483330_Inclinazionebiellamaxinfunzionedeldisassamento.thumb.png.d0394f3dd718eff066ee7fbe026ac51a.png

 

Differenze tra il caso convenzionale e d=1-2-3mm

 

L’ultimo aspetto che volevo trattare riguarda la modifica nello spostamento del pistone con piccoli disassamenti.

Questa volta la differenza è su tutti i 360° di rotazione della manovella e il grafico proposto è il seguente:

 

1834276693_Differenzaspostamentorispettoalcasoconvenzionale.thumb.png.fe6a517d2e9ddcd0941ad7ff38791036.png

 

Ho riportato la differenza dello spostamento tra il caso senza disassamento e il caso con disassamento; come al solito con delta s si indicano le differenze, definita quindi come:

 

 

delta s= (spostamento caso ordinario – spostamento caso disassato)

 

 

Dalla legenda si ha in blu la differenza con un disassamento di 1mm, in rosso la differenza con un disassamento di 2mm e in grigio la differenza con un disassamento di 3mm.

Si noti, come già detto, che con piccoli disassamenti lo spostamento dei punti morti è decisamente trascurabile (si può vedere la tabella sopra per averne conferma) e quindi si può usare una terminologia perfettamente analoga con il caso ordinario senza cadere in errore (il PMI è a -180° e a 180°, il PMS è a 0°… l’errore è trascurabile).

Guardiamo i primi 180° di rotazione, ossia la fase di compressione. Essendo la differenza sempre maggiore di zero, vuol dire che prendendo un qualunque punto di rotazione della manovella, il pistone del manovellismo ordinario ha percorso più strada rispetto al pistone del manovellismo disassato. Si prenda il valore di -90°, dove la differenza è maggiore, riferendosi a un disassamento di 3mm: essendo la differenza pari a circa 0,8mm, vuol dire che quando la manovella è nella posizione -90° (metà corsa di compressione) il pistone del manovellismo ordinario ha percorso 0,8mm in più rispetto al pistone del manovellismo disassato, ovvero si trova più in alto di 0,8mm.

Le curve si incontrano quindi al PMS (in realtà non è così, c’è quella differenza piccola piccola di qualche centesimo) e nella fase di espansione si ottiene l’effetto contrario. Prendiamo sempre la curva relativa al disassamento di 3mm e piazziamoci a 90°, dove si ha la differenza maggiore: essendo la differenza minore di zero e pari a circa -0,8mm, vuol dire che in tale posizione della manovella il pistone del caso ordinario ha percorso più strada rispetto a quello del caso disassato, ovvero si trova più in basso (si ricorda che il valore di s è preso rispetto alla posizione che assume il pistone quando la manovella è a ±180°)

Lo so, è tutto piuttosto complicato e anche io ho non poche difficoltà. Penso che soprattutto questa ultima parte sia molto più chiara una volta che si passa all’analisi di velocità e all’analisi di accelerazione.

Qualunque domanda vi passi per la testa fatela e, se ne ho le capacità, cerco di rispondere!! Spero di essere stato abbastanza chiaro, ma vi assicuro che non è così facile ahahahah 😂

 

Edited by Ferrando95
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52 minuti fa, Ferrando95 dice:

Dalla legenda si ha in blu la differenza con un disassamento di 1mm, in rosso la differenza con un disassamento di 2mm e in grigio la differenza con un disassamento di 3mm.

Si noti, come già detto, che con piccoli disassamenti lo spostamento dei punti morti è decisamente trascurabile (si può vedere la tabella sopra per averne conferma) e quindi si può usare una terminologia perfettamente analoga con il caso ordinario senza cadere in errore (il PMI è a -180° e a 180°, il PMS è a 0°… l’errore è trascurabile).

Guardiamo i primi 180° di rotazione, ossia la fase di compressione. Essendo la differenza sempre maggiore di zero, vuol dire che prendendo un qualunque punto di rotazione della manovella, il pistone del manovellismo ordinario ha percorso più strada rispetto al pistone del manovellismo disassato. Si prenda il valore di -90°, dove la differenza è maggiore, riferendosi a un disassamento di 3mm: essendo la differenza pari a circa 0,8mm, vuol dire che quando la manovella è nella posizione -90° (metà corsa di compressione) il pistone del manovellismo ordinario ha percorso 0,8mm in più rispetto al pistone del manovellismo disassato, ovvero si trova più in alto di 0,8mm.

Le curve si incontrano quindi al PMS (in realtà non è così, c’è quella differenza piccola piccola di qualche centesimo) e nella fase di espansione si ottiene l’effetto contrario. Prendiamo sempre la curva relativa al disassamento di 3mm e piazziamoci a 90°, dove si ha la differenza maggiore: essendo la differenza minore di zero e pari a circa -0,8mm, vuol dire che in tale posizione della manovella il pistone del caso ordinario ha percorso più strada rispetto a quello del caso disassato, ovvero si trova più in basso (si ricorda che il valore di s è preso rispetto alla posizione che assume il pistone quando la manovella è a ±180°)

Lo so, è tutto piuttosto complicato e anche io ho non poche difficoltà. Penso che soprattutto questa ultima parte sia molto più chiara una volta che si passa all’analisi di velocità e all’analisi di accelerazione.

 

Interessante trattazione... sarebbe da capire meglio il comportamento in base alle velocità come dici... perchè se alla fine lo spostamento dei punti morti sembra trascurabile (nei casi di disassamenti realmente realizzabili e spesso anche uttilizzati nella realtà) poi la misurazione delle fasi ed il time/area dovrebbe essere molto influenzato da questa cosa.

 

Isomma si potrebbe fare anche una scelta fra avere compressione o espanzione relativamente più o meno veloci... senza pensare solo agli attriti e spinta sulla biella con angolo favorevole...

 

Se sulla letteratura non ci sono cose da cui trarre spunto sarebbe da eseguire qualche prova al banco per verificare un po' cosa accade realmente... ricordo che gnani sul suo motore da GP ha fatto delle prove disassando il cilindro.

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Ciao Mckenzie! Quello che dici è giusto e bisognerebbe effettuare uno studio nettamente più approfondito. Sono rimasto incredibilmente colpito di come il semplice biella manovella, che sembra la cosa più semplice del mondo, nasconda al suo interno delle complicazioni veramente notevoli. Se in tutto questo si va ad infilare anche il discorso time area c'è bisogno veramente di tanto tanto studio 😂

Sinceramente penso che disassare dalla parte "in cui si ha la compressione", ovvero aumentare l'angolo massimo della biella durante l'espansione, sia un po' pericolosetto, anche se aumentando la lunghezza della biella si andrebbe a bilanciare l'effetto negativo: a questo punto il disassamento non sarebbe legato a questioni dinamiche quanto più a questioni fluidodinamiche! Lo spunto è buono ma capire se sia realizzabile o meno, i possibili punti di forza e gli svantaggi, è questione non da poco!

Comunque buona osservazione!!

Edited by Ferrando95
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Il 29/7/2018 at 11:38, sirvano dice:

 

Domanda pratica. Se io montassi un albero corsa 57 biella 110, tipo px 200 per intenderci, in un blocco px 125 (chiaramente dopo la barenatura), che originariamente ha corsa 57 e biella 105, avrei necessità di "recuperare" la differenza di 5mm tra la biella 105 e quella 110. Quindi, a parità di cilindro, dovrei montare uno spessore di 5mm (o come basetta o spessore tra cilindro e testa o entrambe) per evitare di far sbattere il pistone sulla testa. Suppongo che le fasi del cilindro cambino significativamente...

Potrei anche montare un cilindro per corsa 60 e spessorarlo di 2mm o sto dicendo una fesseria?

 

 

Bravo Ferra, ora ho caldo (ci sono 30gradi alle 22 di sera, mai visto a queste latitudini) e non connetto molto. Appena ho un po' di tempo e freschezza cerebrale vedo di capire cosa hai scritto :)

 

ma nella mia testa di mulo continua a girare la domanda di sopra...

ok, la soluzione migliore è trovare quel pistone particolare... Ma la rosa di pistoni disponibili sembra piuttosto limitata. Quindi vorrei capire: basettando il cilindro è possibile ottenere un qualche vantaggio prestazionale abbinato a quelli tecnici della biella da 110 o rischia di saltar fuori un cilindro che scalda poco ma ha delle fasi di merda?

 

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23 minuti fa, sirvano dice:

Bravo Ferra, ora ho caldo (ci sono 30gradi alle 22 di sera, mai visto a queste latitudini) e non connetto molto. Appena ho un po' di tempo e freschezza cerebrale vedo di capire cosa hai scritto :)

 

ma nella mia testa di mulo continua a girare la domanda di sopra...

ok, la soluzione migliore è trovare quel pistone particolare... Ma la rosa di pistoni disponibili sembra piuttosto limitata. Quindi vorrei capire: basettando il cilindro è possibile ottenere un qualche vantaggio prestazionale abbinato a quelli tecnici della biella da 110 o rischia di saltar fuori un cilindro che scalda poco ma ha delle fasi di merda?

 

 

 

Potrebbe essere utile la visione

 

 

Ma soprattutto di questo che tratta proprio dell'interasse biella...

 

 

Edited by pulun
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Tutto molto bello! Si vede @Ferrando95 che ti ci metti di impegno! Effettivamente non sono cose che vengono trattate nei corsi di studio, perlomeno non in quello che ho potuto incontrare io.  Continua cosi!! 🤘

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Sarebbe bello potersi spostare magari a fare la specialistica dove sai che fanno qualcosa di interessante... E che poi dia davvero occasioni di lavoro

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Ciao Lovi, hai ragione! Però se ti danno le basi buone non è follia buttarsi su cose un po' fuori dall'ordinario. All'università ti formano la mente e ti danno le basi, poi è tutto un applicarle su ciò che piace di più... poi io nella teoria e nella matematica ci sguazzo come un maiale nel fango, mi dà gioia 😂

 

Per quanto riguarda la specialistica, io al momento sto seguendo la laurea magistrale in energia ed aeronautica, con specializzazione in macchine e sistemi per l'energia e la propulsione. Non me la sono sentita di buttarmi solo ed unicamente sulle automobili e i motori a combustione interna, chissà quale sarà il futuro... così ho un po' il c**o parato avendo competenze anche in produzione di energia, centrali elettriche, turbomacchine ecc...

 

Comunque spero che la tesi con il docente di motori, porti a qualcosa di buono!!

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Il 30/7/2018 at 12:06, Ferrando95 dice:

Guardiamo i primi 180° di rotazione, ossia la fase di compressione. Essendo la differenza sempre maggiore di zero, vuol dire che prendendo un qualunque punto di rotazione della manovella, il pistone del manovellismo ordinario ha percorso più strada rispetto al pistone del manovellismo disassato. Si prenda il valore di -90°, dove la differenza è maggiore, riferendosi a un disassamento di 3mm: essendo la differenza pari a circa 0,8mm, vuol dire che quando la manovella è nella posizione -90° (metà corsa di compressione) il pistone del manovellismo ordinario ha percorso 0,8mm in più rispetto al pistone del manovellismo disassato, ovvero si trova più in alto di 0,8mm.

Le curve si incontrano quindi al PMS (in realtà non è così, c’è quella differenza piccola piccola di qualche centesimo) e nella fase di espansione si ottiene l’effetto contrario. Prendiamo sempre la curva relativa al disassamento di 3mm e piazziamoci a 90°, dove si ha la differenza maggiore: essendo la differenza minore di zero e pari a circa -0,8mm, vuol dire che in tale posizione della manovella il pistone del caso ordinario ha percorso più strada rispetto a quello del caso disassato, ovvero si trova più in basso (si ricorda che il valore di s è preso rispetto alla posizione che assume il pistone quando la manovella è a ±180°)

 

Ciao Marco,

in questa parte c'è qualcosa che non va', in fase di espansione il pistone nel caso ordinario dovrebbe percorrere meno strada rispetto al caso disassato, in modo da sfruttare per più strada l'espansione dei gas.

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Il 12/11/2017 at 00:40, Ferrando95 dice:

 

 

Piccola introduzione alla serie di "articoli", se così si possono chiamare!!

Buongiorno a tutti vespisti! Dato che ho studiato durante questi anni un po' di meccanica applicata alle macchine, ho pensato che potesse essere un qualcosa di carino riuscire a condividere con voi l'analisi di un comune sistema biella-manovella della vespa, cercando di capire cosa succede variando alcuni parametri geometrici.

Mia intenzione era riuscire a fare anche un'analisi di velocità, una di accelerazione e magari parlare un pochino di forze d'inerzia, tempo permettendo... per la prima puntata, l'analisi di posizione è già tanta roba  il programma utilizzato per tutti i calcoli è il comune excel, che come risolutore di equazioni risulta più utile di quello che sembra!

Introduzione all'analisi di posizione: piccole parti di teoria.

Questa parte, visto che ormai ho la mente plasmata dall'ingegneria meccanica, mi dispiaceva proprio non metterla. Se non siete smanettoni dei calcoli, se non vi interessa minimamente capire cosa c'è dietro ai grafici, se non vi frega niente di niente... saltatela!! Non cambia niente ai fini della comprensione del fenomeno

Diamo un po' di nomi al tutto; siano:

  • r = raggio di manovella;
  • C=2*r = corsa;
  • b = lunghezza biella;
  • λ = b/r = rapporto lunghezza biella/raggio di manovella;
  • θ = angolo di manovella (-180°=PMI; 0°=PMS; 180°=PMI)
  • φ = angolo di inclinazione biella rispetto all’asse del cilindro;
  • s = posizione relativa (rispetto alla corsa) del pistone.

Il metodo utilizzato è quello delle equazioni di chiusura del meccanismo, molto agevole con meccanismi così semplici come il biella-manovella. Non starò a tediarvi con i procedimenti, ma sparerò subito le equazioni finali! L’obiettivo è ricavare la posizione s del pistone, e l’inclinazione φ della biella, in funzione della nostra “coordinata libera” che è θ.

Abbiamo le seguenti formule:

Formule.png.d06d575cbe3c1e8f7c6a341418375dd2.png

Le rappresentazioni di queste due equazioni, applicate al caso vespa, sono visibili nel prossimo paragrafo. A primo impatto si nota immediatamente come ci si trovi davanti a dei fenomeni fortemente non lineari. Valutare le funzioni all’infinito, permette di fare alcune considerazioni concettualmente importanti.

L’equazione 1 rappresenta l’inclinazione della biella al variare dell’angolo di manovella, se le condizioni geometriche del meccanismo sono determinate. Si nota l’importante dipendenza dal fattore λ, e in particolare si può affermare che il limite di φ per λ che tende ad infinito è uguale a 0; all’aumentare del valore di λ, si ha una diminuzione dell’angolo formato dalla biella, fino al suo totale annullamento! Con una biella infinita, si ha una biella che teoricamente si mantiene sempre parallela all’asse del cilindro, con tutto ciò che comporta in termini di forze scaricate sul cilindro.

L’equazione 2, rappresenta lo spostamento del pistone, in funzione dell’angolo di manovella, a condizioni geometriche definite; il termine (-b+r) serve unicamente per rendere lo spostamento del pistone relativo rispetto alla corsa. Si ha che il limite di s per b che tende ad infinito, è pari a r(1+cosθ), ovvero l’andamento del nostro pistone, per una lunghezza di biella teoricamente infinita, tende a una funzione cosinusoidale: questo può sembrare poco importante, ma vedremo nel prossimo paragrafo la “grande” importanza di questa valutazione!

Considerazioni qualitative: grafici e commenti.

 

Passiamo ora alla parte più discorsiva e meno matematica (probabilmente molti di voi hanno saltato a piè pari il precedente paragrafo… mi ferisce, ma vi capisco ahahahah).

Come già accennato, a -180° e a 180° ci troviamo al PMI, mentre a 0° ci troviamo al PMS. Spariamo subito il primo grafico.

 

5a07888137f10_Grafico1.thumb.png.8c811b49b3cb1fa361a01bcd90a7c083.png

Si può qui vedere l’inclinazione che assume la biella durante il suo moto. All’aumentare della lunghezza della biella, ovvero del rapporto λ=lunghezza biella/raggio di manovella, l’angolo massimo vada a diminuire. L’angolo massimo si presenta a +90° e a -90°; esiste una relazione tra l’angolo φ e le forze scaricate sul cilindro, ovvero più è elevato e più alte sono le perdite per attrito tra pistone e cilindro (magari ne parlerò in un futuro)! Basti pensare alle bielle dei motori formula uno… vi invito a cercare qualche misura, e vedere quanto siano lunghe le bielle rispetto al raggio di manovella. Per quanto riguarda il solo motore 2 tempi, avere un angolo minore permette inoltre di osare un po’ di più sulla “squadratura” delle luci, riducendo il rischio di impuntamenti; in generale, si ha una minore usura delle fasce elastiche; dall’altro lato, troviamo una massa maggiore, che porta a forze d’inerzia più consistenti. Il segmento giallo è quello della biella di lunghezza infinita, caso di interesse puramente concettuale ma ovviamente non applicabile a un qualcosa di reale!

Riporto i dati relativi all’inclinazione massima, nei 3 casi più comuni per vespa:

-corsa 51 biella 97: 15,24°

-corsa 51 biella 105: 14,05°

-corsa 51 biella 110: 13,40°

 

5a07891fe0216_Grafico2.thumb.png.90a4d1cbc1fb456327fef2cd710000eb.png

In questo secondo grafico, invece, si ha lo spostamento del pistone in funzione della rotazione della manovella. È molto meno intuitivo di quello precedente, a causa delle minori differenze che intervengono al variare della biella! In particolare, con la lunghezza biella che va da 97 a 110 [mm], sembrano non esserci differenze… ma non è così!

Guardiamo la posizione che assume il pistone, in corrispondenza dei 90° di manovella (ho ingrandito il grafico soprastante, per valutare meglio ciò che intendo dire):

-corsa 51 biella 97: 22,09 [mm]

-corsa 51 biella 105: 22,36 [mm]

-corsa 51 biella 110: 22,50 [mm]

 

5a07898020ddf_Grafico3.thumb.png.52101deab6997715483fea317d34074c.png

In pratica il pistone, a 90° di rotazione della manovella, non ha percorso metà corsa! La forte non linearità del biella-manovella si presenta in tutto il suo splendore: nei primi 90° percorre meno spazio, e nel raggiungere il PMS percorre maggior spazio. Aumentando la lunghezza della biella, tale divario si riduce (è questione di decimi), fino al caso teorico di biella di lunghezza infinita in cui la prima metà della corsa provoca uno spostamento identico alla seconda metà, spostamento pari al raggio di manovella.

È un fenomeno piuttosto complesso da analizzare, e sicuramente qualcuno di questo forum potrà aiutarmi a trovare nuovi punti di vista. Per rendere meglio comprensibile ciò che avviene, ho deciso di fare questo grafico:

 

5a0789cea2508_Grafico4.thumb.png.ea21467a33cd80ba1b20dec3ecd56067.png

A un generico angolo di rotazione a cui si vuole effettuare la valutazione, si può vedere di quanto sia la differenza di posizione (denominata delta s) tra il pistone con la biella da 97, e il pistone con la biella da 105-110. La massima differenza è appunto a 90°, mentre ai punti morti ovviamente la differenza è nulla.

Esempio pratico: prendiamo i 50° di manovella; il biella 97 ha percorso 39,90 [mm], il biella 105 ha percorso 40,06 [mm] e il biella 110 ha percorso 40,14 [mm]! Nel grafico, si trova appunto una differenza di 0,16 [mm] sulla curva blu, e una differenza di 0,24 [mm] sulla curva rossa.

A livello pratico possiamo valutare la differenza che avviene allungando la biella, prendendo come riferimento 3 luci: una che rimane a 10 [mm] dal PMI, una che rimane a 20 [mm] dal PMI e una che rimane a 30 [mm] dal PMI.

 

5a078a22052fc_Grafico5.thumb.png.94ef4cef38635020e9e226b633a76920.png

 

Giusto per fare due conti, tenete conto che il rapporto biella/raggio di manovella assume i seguenti valori:

-corsa 51 biella 97: 3,80

-corsa 51 biella 105: 4,12

-corsa 51 biella 110: 4,31

Ho deciso di far partire il grafico da 2, dove si ha la biella di lunghezza uguale alla corsa (inapplicabile). Si può ben notare quanto, a parità di altezza della luce, la fasatura possa essere ben diversa.

 

 

Cosa ne penso io? La fasatura è un indice molto importante, almeno alle prime armi (come sono io), per avere una indicazione su che tipo di motore abbiamo davanti; cercando un sistema più fine, e che dia risultati ripetibili, bisogno buttarsi su oggetti come il time-area, per capire davvero a fondo l’importanza di una determinata forma della luce.

 

 

 

 

Spero sia tutto chiaro, se avete dubbi chiedete e se ne ho le competenze cerco di rispondere!!

Ciao bel post anche se non sono in grado di comprendere bene , volevo chiedere se un cilindro in c51 b97 ha fasi 125-185 con biella 105 quanto cambierebbero ?

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Beh.. come vedi tu hai un rapporto biella/raggio di manovella che assume i seguenti valori:

-corsa 51 biella 97: 3,80

-corsa 51 biella 105: 4,12

che sono peraltro valori MOLTO vicini sul grafico (in ascissa).

A quei valori a 10 mm dal pmi (curva più vicina possibile ai 125° da te indicati) sei a ~119° per il b97 e ~116° per il b105.

lo stesso ragionamento si applica allo scarico dove si trova che a 20 mm dal pmi (curva più vicina possibile ai tuoi 185°) hai una fase di ~170° per il b97 e ~168° per il b105.

In soldoni.. come detto da W1R le fasi scendono ma non tantissimo 

 

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Non ho esattamente risposto alla tua domanda che chiedeva la corrispondenza a 125° e 185° da b97 a b105.. lo so.. però siamo lì:

Da 119° passi a circa 116° e da 170° a circa 168°. A te le conclusioni 

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