Design av vevaxel

[The]

Påtal om inget, hade en IFM försäljare förbi på jobbet så jag passade på att fråga om deras pulsgivare tål det specade varvtalet kontinuerligt (10k rpm) vilket enligt han att de gjorde.

Förvånande att en säljare säger att en vara denne säljer uppfyller sin spec?

[marmander]

Hej!

Den frågan dök upp tidigt i min design. Jag scannade Google, ringde alla jag kunde få tag i som kanske hade en aning om det. Till sist fick jag göra egna antaganden utifrån vad jag hört och läst. Det blev en kompromiss som vanligt.

Har läst att vissa designar rakmotorer med 720grams bobvikt och COG i centrum, vilket skulle fungera med de flesta eftermarknads stakar och kolvar. Då har man byggt på en liten övervikt/positiv balansfaktor om man läser in olika vevstaksvikter som finns till dessa motorer. Eftersom vikt på "fel ställe" kan öka risken för torsionssvängningar så har jag valt att köra med samma bobvikt som komplett storända väger. Detta var 515gram, men med nya vevstaksdesignen är det 495gram. Jag vet inte om jag skall bry mig om den skillnaden och ändra veven, eller rent av ha kvar vikten och få en ökad balansfaktor. Man kan säkert gå upp till 30-40% balansfaktor om man skall tro den tillverkaren som körde med 720 grams bobvikt (kommer inte ihåg vilken sida jag såg det tyvärr), men då blir vevaxeln tyngre och kan på så vis få en lägre egenfrekvens. På en 4-cylindrig motor är det säkert vettigt, men på en rak-sexa tror jag att det är bättre att hamna närmare 0% balansfaktor.

Det finns garanterat folk som kan detta bättre, men trots många kontakter och hårt letande har jag inte lyckats få några raka svar om detta. Det blir säkert inte "optimalt" men det är nog uteslutande bättre än original och bättre än många standardvevar. BMW har ju också problem torsionssvängningar på sina vevaxlar, jag har försökt utvärdera detta och se vad som skiljer de "bra" och de "dåliga" axlarna. M54B30 hör till de sämre och S54 till de bättre enligt vad jag hört. Ser man då på skillnaden i design så är S54-ans vev lättare konstruerad, vikten på "rätt ställe". Sedan har jag studerat många andra vevaxlar och sett fördelar och nackdelar med olika designer.

[gegge]

Hittade det här för en stund sedan. Johan Edlund:

"BMW's M motorer utan överladdning kommer upp i ca 90 bar, F1 motorer kommer upp i runt 110 bar. Bland dieselmotorer så kan bland annat nämnas äldre förkammardieselar utan överladdning runt 70 bar och de första common rail dieslarna med runt 140 bar. Audi Rs4 biturbo har ett cylindertryck på 115 bar som max när det smäller i cyl vid ca 1,2 bar i orgladd.Bland turboladdade motorer så kan nämnas bland annat 120 bar hos VW's TSI motor och 167 bar hos Honda RA168E vilket är en turboladdad F1 motor från 1988 på 685 hk. Honda motorn nämnd ovan använde segjärn i blocket och en värmetålig aluminiumlegering i cylinderhuvudet. Höga tryck kräver också kraftiga och välkylda kolvar, kraftiga vevstakar och en vevaxel med kraftiga lagerdimensioner."

För övrigt följer jag med spänning ditt projekt. Kombinationen av hi-tech och low-tech är kul.

[Kjelle]

Sådärja, tog ett tag att hitta igen, lite läsning om vedermödorna med vevaxel till raksexa.

http://www.enginelabs.com/engine-tech/h ... rns-heads/

Mvh Kjelle

[JoBy]

jag valt att köra med samma bobvikt som komplett storända väger.

Jag antar att du har läst hur man balanserar V8 med 90-graders-vev. (typ alla jänkeåttor)

Då nollbalanserar man vevaxeln med BOB-vikter.
För att beräkna bobvikten väger man roterande vikt (storända ) samt fram- och återgående vilt (lillända) var för sig.
Storända = Vevstakens storända + vevstakslager + oljefilm.
Lillända = Vevstakens lillända + kolvbult + kolv + alla ringar + olja.

Bobvikten blir hela storändans vikt + halva lilländans vikt. ( Och summan gånger två om det sitter två vevstakar på samma tapp. )

Varför vill du inte ha med någon vikt från lilländan?

Även 1-cylindriga motorer balanseras med hela storändan och halva lilländan som bob-vikt.
http://modelenginenews.org/etw/etw_bal/p2.html

Och din vevaxel med dubbla vikter per vevstake är väl tänkt att balansera ut varje cylinder var för sig så bra som möjligt?

[marmander]

Hej,
Intressant länk angående vevaxeln till den sexan. Ska se om jag kan få tag i gubben och se vilken balansfaktor han använde.

Jonas, jag har inte bestätmt mig fullständigt för utbalanseringsgraden än, så det är välkommet med ifrågasättandet

Min första tanke var att betrakta vevaxeln som 6st encylindriga motorer och balansera utvefter det. Även där varierar det mellan ca 30-80% beroenede på motor (tumregel ca 65-70%), vilket också skulle tvinga mig till en gissning.

En rak sexa har ju i sig en konstruktion som balanserar ut sig självt rent statiskt, helt motsatt en encylindrig motor eller för den delen en v8. V8-motorer kör ju nästan uteslutande på 50% faktor som empiriskt är utprovat som en bra tumregel, men den konstruktionen behöver också mer vikt rent teoretiskt för att fungera.

Den firman som använde sig av 720g bobvikt (borde vara ca 30-40%) gjorde 4-cylindriga vevaxlar, även där en konstruktion som gynnas av mer motvikt och som inte har lika stor benägenhet att skapa torsionssvängningar pga. Att den är kortare och således mer vridstyv, samtidigt som avståndet mellan de arbetande cylindrarna är avsevärt kortare.

Tänk dig vridningen om blir mellan ex.vis c1 och c5, 3st cylindrar mellan som tar upp vridningen. Har du då tunga motvikter som motverkar den kraften så kommer de sedan att göra en översväng vilken ökar i amplitud med ökad massa. Ju högre massa som är i svängning i förhållande till vridstyvheten, desto lägre kommer egenfrekvensen vara. Återigen måste man hitta en optimal kompromiss. Kanske är jag på fel spår med 0%, kanske skall satsa på ca 20% ? Helst skulle jag vilja veta vad en 2JZ har för balansfaktor eftersom denna motor är väl beprövad för extrema effekter. Tittar man på konstruktionen så ser det inte ut att vara så väldigt hög faktor.

Är det någon som har en 2JZ-axel man kan rita av? Eller en som är kass som man kan kapa av och väga av med bobvikt för att ta reda på balansfaktorn?

[JoBy]

En radfyra behöver heller inga balansvikter för att vara i balans, se t.ex. vevaxeln från en T-ford.

Procentsatsen är väl hur mycket av lilländans vikt man balanserar mot + 100% av storändans vikt. Det var det jag hakade upp mig på. Som du skrev skulle du ju balansera mot 0% = enbart storända.

När man balanserar en radfyra behöver man inga bobvikter eftersom dom tillför vikten symetriskt. Veven blir alltså i balans både med och utan bob-vikter till skillnad från en jänkeåtta.
Att ha 'rätt' motvikter är däremot lika viktigt för att balansera ut kolvarna så nära källan som möjligt. Därför är en vevaxel byggd med rätt motvikter för varje cylinder bättre, men samtidigt mycket tyngre är T-fordens vevaxel utan motvikter.

[marmander]

Nej, jag vet att en radfyra inte behöver bobvikter för att balanseras, den nivån hoppas jag att vi har passerat... Det jag menade var att firman som använde 720grams bobvikt för den enskilde cylinderns balans, alltså för att få rätt balansfaktor rent konstruktionsmässigt. Det handlar ju om attt balansera ut primära och sekundära krafter. Anledningen att man använder 50% av den fram- och återgående massan är för att fördela ut den obalans som du får. När kolven inte accelererar eller retarderar (90gr. Från bdc och btdc vid oändligt lång vevstake utan dynamiska och termiska faktorer etc.) så kommer din balansfaktor avgöra åt vilket håll dina krafter rör sig. 0% ger krafter i samma riktning som din kolvrörelse och 100% ger krafter 90gr. I förhållande till din kolvrörelse. Dessa krafter skall således tas upp av motorblocket och lager mm. Förenklat; 0% = veven vill gå som ett hopprep upp och ner, 100%= veven vill slingra sig som en orm. 50% gör att krafterna går runt som en excentervikt rent statiskt och teoretiskt, alltid "obalans", men med lägre maximal amplitud.

Jag har försökt hitta fler praktiska exempel på detta, men man hamnar ständigt på 50% som en tumregel även på rakställda motorer. Slutsatsen är kanske att köra med 50% och hoppas att svängningsdämparen kan ta ut torsionssvängningarna tillräckligt för att inte knäcka veven på det sättet. Jag har ju redan lättat så mycket jag kan på vevtappsidan, samtidigt som jag ökat vridstyvheten så mycket jag kan.

Skulle som sagt väldigt gärna få tag i uppgifterna på 2JZ-veven. Tittar man på värsta eftermarknadsvevarna till dessa så är det garanterat inga 50% balansfaktorer... Men de kanske inte är bättre än originalet? http://powerhouseracinginc.blogspot.se/ ... shaft.html

[JoBy]

Bra, då är jag inte orolig längre. Högvarviga motorer balanseras oftare över 50%, men sedan har jag inte mer att tillföra. =)

[marmander]

Jonas, jag ska rita en ny design med 50% balansfaktor, tack vare dina och de andras ifrågasättanden. Massa merjobb, suck...

Jag har hittat telefonnummret till Ron Bohn i artikeln Kjelle länkade till, ska se om han svarar och vill dela med sig. Kan man varva 10000rpm så är man inte helt fel ute

Sedan har jag fått lite info om svängningsdämparen, enligt en duktig motortrimmare så ska det tydligen inte kunna bli så fel med en superdamper. Bara bra eller superbra, så det får nog bli en sådan som är anpassad till en 2JZ. Den har en passande design dessutom. Börjar svänghjul mm lossna så får man nog byta....

[TurboRickard]

Hej.

I tidningen Race Engine Technology november upplagan är där flera sidor om crankshaft torsional.
Väldigt nyttig läsning om man ska göra en egen vevaxel.

//Rickard

[turbodart]

Fant en interessang tråd på speedtalk ang. Balansering av I6 motorer. Er også några henvisninger til SAE papper. Kanskje du kan finne noe info der?
http://www.speedtalk.com/forum/viewtopi ... =1&t=21805

[gegge]

Eller den här:

http://www.senator-monza.de/?wM9QUSE1kJ ... TM9EkUBBVT

Opels 24V DTM konstuerad an Dr Indra.

Lätta veven för mycket gav kraftig förslitning i mellersta ramlagret. Underbalanserat skulle man kunna tro...

(märkligt nog med 8 motvikter vid 180 grader )

[marmander]

Härligt med fler tips!

Det finns inget självklart svar märker man.

Jag försökte nå Ron B, men abonnemanget var avstängt...

Har snubblat över speedtalk-tråden förut. Vet inte om jag vill betala 26$/artikel om man inte får tjuvläsa lite mer....

Rickard; Är det samma artiklar som jag hittat här tro?
https://www.highpowermedia.com/RET-Moni ... rankshafts

Googlade på den tidningen och fick fram denna länk:
https://www.highpowermedia.com/RET-Moni ... ce-factors
Där kan man läsa att det kan vara fördelaktigt att gå ner under 50% balansfaktor.

Hittade även den här artikeln angående en Holden 202 (lika gammal skrot som B30):
http://www.oldjohnno.id.au/page7.html
Förordar 50% balansfaktor.

Har mailat firman med 720grams "bobvikt":
http://fourringperformance.com/crankshaft.php

Gegge; Då fick man öva lite på tyskan igen Originalveven ser riktigt tung ut...

Har även ritat en ny variant av veven med 50% balansfaktor. Tycker den börjar likna veven som Ron B varvade 10000rpm utan problem. Han verkar ju helgrym den gubben
Ron B's vevar. "Hemmagjorda" den vänstra är den som fungerade, kolla vevtappen på den högra...

[Jens Gustavsson]

ska jag skicka min tjocka bok?

risken är att du hamnar på mental sjukhus innan du har kommit fram till den slutgiltiga konstruktionen dock

om man förenklar det och bryter ned det vad är för och nackdelen grovt set med mer eller lite mindre balans faktor?........

mvh jens