Design av vevaxel

[marmander]

Hej!

Jag har spenderat en del tid på att designa en egen vevaxel till min B30 turbo. Bättre att lägga pengarna där än på att ha ett flashigare turboaggregat anser jag.

Nu har jag kommit så pass långt med designen att jag börjar känna mig nöjd, dock så är jag inte hundra på vilken typ av oljeborrning jag skall använda.

*Kryssborrat dvs. borra rakt igenom ramtapparna för att få oljeflöde till vevtapparna hela varvet runt. Dåligt på högre varvtal eftersom centrifugalkraften kommer hämma oljan att nå vevtappen, hävdar många. Jag har själv inte räknat på det, men det bör kräva relativt höga oljetryck för att det skall fungera.

*Vanlig borrning som B30'n har original. På de främre cylindrarna går oljan från ramtappen framför till vevtappen bakom och spegelvänt förfarande för de bakre cylindrarna.

*Egen idé eller känd borrning? Att borra som B30 har original fast köra både från både främre och bakre ramtappen. Typ ettans och tvåans ramtapp till ettans cylinder. På så vis skulle man kunna få flöde till vevtappen upp till 360-grader runt utan att få samma fenomen som med kryssborrning (då behöver man givetvis ha inloppen 180 grader förskjutna, ej som på min rendering). Samtidigt så får man ju två borrningar i vevtappen som fördelar flödet bättre och man borde också få ett jämnare flöde i och med att man tar från två ramlager. Se renderingen (att det är rött och grönt på veven är för att jag skall ha koll på bak och fram, rotationsriktning).

*Borrning typ Volvo B30 fast med "hål i hål borrning" ut mot var sin ramtapp. Har sett den varianten på en eftermarknadsvev till Ford(?). Oavsett om man kör denna eller min variant så bör man kunna borra med 5mm istället för 6mm som original utan problem, eller?


Ös över mig med tankar och idéer nu före jag beställer veven

*edit* bytte bildlänk

[Sundstrom]

Bilden fungerar inte. Iallafall inte för mig

[marmander]

Nu har jag fixat det, fick ladda upp den på Photobucket istället för via min dropbox. Jag såg den själv, men tydligen ingen annan...

Kan väl nämna att veven är anpassad till Toyota Supra 2JZ vevstaksände dvs. 52mm diameter och 26mm totalbredd. Ramtapparna är smalare, men med nästan samma diameter som original. Tänker använda 20,5mm breda ACL racelager istället för 28mm som original.

Bifogar en bild på vevstaken jag har ritat. Faktum är att om man skall få i 94mm slag i en b30 så får man tänka till och optimera storändans design för att den inte skall ta i blocket. Radien ovanför gängorna hittar jag inte på så många andra än Verdi konstigt nog, men den ger extra frigång mot oljekanalen. Min tanke är att kunna erbjuda denna design på vevstakar till ett vettigt pris och kanske till och med i titan utan att behöva betala astronomiska summor. Först måste jag dock prova ut vevstakarna och vevaxeln på min motor tillräckligt för att kunna sälja vidare till andra.

[hfo]

Har ingen kunskap angående utformningen, men det ser ju fint ut.. däremot är jag nyfiken på om du har tillgång till maskinpark för att tillverka dessa själv, lr lejer du bort tillverkningen?

Föresten vad menar du med "radien ovanför gängorna"? Är det i övergången mellan ovansidan av storänden och själva staken, så du får mer frigång mot vevhuset upp mot cylinderbanken?

[Kadett4wd]

Nu har jag fixat det, fick ladda upp den på Photobucket istället för via min dropbox. Jag såg den själv, men tydligen ingen annan...

Kan väl nämna att veven är anpassad till Toyota Supra 2JZ vevstaksände dvs. 52mm diameter och 26mm totalbredd. Ramtapparna är smalare, men med nästan samma diameter som original. Tänker använda 20,5mm breda ACL racelager istället för 28mm som original.

Bifogar en bild på vevstaken jag har ritat. Faktum är att om man skall få i 94mm slag i en b30 så får man tänka till och optimera storändans design för att den inte skall ta i blocket. Radien ovanför gängorna hittar jag inte på så många andra än Verdi konstigt nog, men den ger extra frigång mot oljekanalen. Min tanke är att kunna erbjuda denna design på vevstakar till ett vettigt pris och kanske till och med i titan utan att behöva betala astronomiska summor. Först måste jag dock prova ut vevstakarna och vevaxeln på min motor tillräckligt för att kunna sälja vidare till andra.

Tror mer du 3dscannat en verdistake

Angående vevaxeln, kolla om du inte kan köra stöd i sidled runt hela vevtappen mot vevstaken.
Vevstaken sitter ju ändå runtom och bygger så plats bör finnas.

[marmander]

Hfo, tack för komplimangen, det är några timmar bakom konstruktionen

Det stora landet i sydostasien ligger närmast till hands, men när det gäller vevstakarna har jag även kontaktat en svensk firma. Den större delen av alla vevaxlar man ser till salu på olika trimningsfirmor runt om i Sverige (och världen?) är kinesiska. Se på Kent karlssons motordesign, Köhler racing, PPF mfl. ZRP är väl också tillverkade i Kina? Har man en bra spec och egna ritningar så kan man nog få riktigt bra produkter även därifrån. Jag kommer beställa dessa delar, sedan kommer jag se till att de blir uppmätta i maskin och få kontrollerad balansering.

Radien är precis den du skrev om.

Kadetten:

Jag har aldrig sett en Verdistake annat än på bild och har inte haft några mått från någon heller, så ren kopia kan man ju inte säga att det är. Det enda jag har scannat är Google
Kan det vara så att Verdi också kollat på någon annan innan han kom på sin design?
Har även denna F1-stake fått sin design på lilländan från Verdi? Däremot ser man att Verdi har tänkt till med sin eliptiska form på storändan. Jag funderade först på deisngen
som en M-stake eller dylika har för att förstärka vid delningen mellan över- och underhalva, det hade kanske gjort jobbet ännu bättre? men den eliptiska formen är både "snygg" och smart.


När jag började designa vevstaken så utgick jag från en "Kinastake" till 2JZ. Men efter att ha kollat på olika FEM-analyser av motsvarande stakar och efter att ha ritat upp mitt motorblock och "provmonterat" så insåg jag att den designen kunde göras bättre för min motor.
Kinastakarna ser ju ut som kopior av en Carillo. Smörjningen av bussningen är lik dessa. Skall dock se om det är möjligt att få "rifle drill" istället
Tittar du sedan närmare inuti vevstaken så har den större fräst radie in mot livet än en Verdi, vilket bör gynna styvheten, men kostar lite mer vikt. Tycker vikten blev vettig på dessa 155mm långa stakar, 663gram i 4340 plus lagren som väger ca 30gram.
Jag har ryckt i lite trådar och förhoppningsis kan jag få lite simuleringar av vevaxel och stakar. Rena FEM-drag- och tryckbelastningar ska jag nog kunna ordna själv (dålig på detta i dagsläget).

Varför vill du ha material utanför vevtapparna runt om? Jag hade det först bara för att de flesta vevaxlarna har det, men när jag tog bort det så kunde jag lätta veven över 3kg totalt (långt ut radiellt dessutom!) med bibehållen balansfaktor (helt utbalanserad roterande massa, 0-balanserad upp- och nedåtgående massa). Skulle jag lägga på mer material så skulle jag absolut inte göra det där (om du inte kommer med någon oväntat bra förklaring på varför jag skulle ha det där), i så fall skulle jag öka radien kring ramcentrum alternativt minska den konkava radien mellan vevtapp och ramtapp.

Ta en titt på dessa F1-axlar:


Många lättar sina vevaxlar med en urgröpning mellan vevslängarna ganska nära ramtappcentrum, detta provade jag också, men försummade det av tre orsaker; Dels så ger det inte så stor skillnad i tröghetsmoment tack vare att det ligger nära centrum, dels bidrar det till minskad vridstyvhet som i sin tur ger upphov till torsionssvängningar och slutgiltligen efter att ha sett bl.a. dessa bilder på en torsionsskadad axel:


Och en FEM-simulering som denna ser man var materialet behövs:


Tack för att du svarar och kommenterar mina trådar, hoppad jag inte låter allt för självsäker, jag är absolut ingen "expert" och behöver alla tips jag kan få för att få så bra utgång som möjligt med detta projekt

[Kadett4wd]

Det är lungt.
Tycker dock att likheten mellan en verdistake är makalöst nära.
Jag struntar väl i det egentligen, men det kan vara på sin plats att kanske kolla om det finns nåt patent om du ska börja serietillverka.

Förklaringen till varför jag skulle vilja ha matrial där?
Känns så otroligt mycket stabilare för vevstaken om du styr den kring vevtappen i sidled.
Gör du det i kolven är det en annan historia.
Vilket jag tror de gör i F1 maskiner för att minska friktion.

I övrigt kan man läsa nåt tvetydigt mellan raderna i din sista mening.

Lycka till!

[marmander]

Finns nog inget patent i världen som kan täcka något sådant, kanske mönsterskydd, men har inte hittat något sådant. Och jag erkänner att jag har tittat på designen av Verdistaken, bara att jag inte har gjort en exakt kopia för då skulle jag ha väldigt bra förmåga att uppskatta mått från en bild. Som i alla konstruktioner så tittar man väl på hur andra har gjort och försöker sedan hitta de bästa delarna av de olika konstruktionerna? Designen på min vevaxel och vevstakarna är en summa av de olika designer jag studerat och sedan försökt få ut det bästa av dem anpassat för min motor och som kan gå att använda till de flesta raka motorer, samtidigt som det skall gå att tillverka den utan att ha NASA's budget.

Vevstaken kommer styra i vevtappen, men ytan på halva tappen bör väl räcka för att styra den axiellt?
Hittade precis denna artikeln:
https://www.highpowermedia.com/blog/333 ... ace-design
Där skriver han det jag kom fram till, att man helt enkelt gör en skinka runt hela tappen för att man är komfortabel med det. Kan det ha med detta fenomenet att göra?;
-Varför? "för så har vi alltid gjort"

Vet inte vad du menade med tvetydigt, men jag försökte bara vara ödmjuk och visa respekt för dina kunskaper och att jag är tacksam för att du delar med dig, skulle kanske ringt och snackat med dig istället? Tror man att man kan allt själv så är man inte tillräckligt gammal... Jag har diskuterat mina konstruktionsidéer med ett antal personer. Både motorrenoverare/ trimmare, kluriga vedbotrimmare, personer med bakgrund inom Volvos motorutveckling och andra kunskapstörstiga personer. På så vis får man ju olika syn på sakerna. Det är inte lätt att hitta en person som har alla svaren..

[Jens Gustavsson]

man ser tydligt i den rörliga bilden att radien är en viktig parameter

bra jobbat i övrigt! inte många som ger sig på att designa en vevaxel själv.

endel snackar teoretisk babbel och vill få det att låta som om att det är så svårt att det inte går att göra själv men att bara göra det så bra man själv kan och se vad som händer är metoden de flesta "kända stora" vevaxel tilvärkarna säkert har gått.

mvh jens

[marmander]

Japp, tack Jens!

Ytterligare ett exempel på hur man av information från flera personer kan komma fram till en bra helhetslösning. Jag får ge dig cred för de stora radierna på veven Jens

4mm är väldigt mycket jämfört med de flesta, men jag läste också att en kille gjort FEM-studier på just radierna och hållfastheten ökade i takt med ökad radie. Det är i stort sett begränsningen i bredd på ramarna och bredden mellan cylindrarna som avgör hur stor radie man kan köra med utan att det försvagar resten.

[Jens Gustavsson]

jo smalare lager+ större radie och kraftigare armar ut till vev tappen är viktigt för styvheten och det är enklare att få till på en B30 än modärnare motorer för att C-C mellan cylindrarna är större. intresant varför man inte alltid tar bort allt matreal ovanför vevlagret? undra vad det beror på? köper inte att det är för att styra staken 100%

mvh jensa

[marmander]

Jens, vad menade du med "köper inte att det är för att styra staken 100%"?

Kan du förklara lite mer hur du tänker?

En anledning kan ju vara att det är svårt att få till själva övergången där radien försvinner. Får man en vass kant där så kan det ju ge en brottanvisning som annars inte skulle inträffa.

Jag kanske ska lägga till lite så man flyttar ut kanten mer. Typ genom att gå i en eliptisk form från vevcentrum till vevtapp?Som det är på en original B30...

Ingen som har fler idéer på hur oljekanalerna skall utformas? Det känns inte riktigt bra att bara få olja till vevtappen 180 vevaxelgrader. Man kanske kan göra spår i både blocket och ramöverfallet och sedan borra några hål i den undre halvan också, så att man får olja några fler gånger/varv utan att minska ytan på ramlagrets trycksida allt för mycket?

[Big Al]

-

[marmander]

OK, ska kolla på lite fler designer och se, men det räcker nog med ett hål i vevtappen, risken för brottanvisningar blir nog för stor med två...

En bild på en ny design av "skinkan" rund vevtappen. En kompromiss mellan min första och min andra konstruktion. På detta vis får jag ju ingen risk för brottanvisning mot tappen.

[hfo]

http://youtu.be/YCoHkl75-Dc

Lite motorgodis, iofs en lite annan skala än detta projekt.

Men kan nog vara intressant ändå ifall ni inte redan snubblat över den filmen!