Supermono-rörhög, eller: -Hur fäster man framhjulet till bakhjulet?

[Dr_C]

Den maximala utböjningen av vevaxeln inträffar ca 15 grader ATDC i förbränningstakten. Det handlar om ca 0,5 grader på vevaxelns axlar, vilket varken vanliga rull- eller spårkullager gillar något vidare. Om man väljer att inte hindra böjningen med lagerna, så måste de tillåta snedställningen/tumlingen. Det lutar åt dubbelradiga sfäriska spårkullager (1206ETN9), eftersom de klarar mina varvtal, radiella belastningar och med lätthet denna tumlande rörelse. Dessutom finns de i samma dimensioner som original ramlager, så jag slipper bearbeta och tillverka något. Jag har ännu inte hört vad de kostar, men kan jag få målgångar så är det värt det!

 

[Micke R]

En nyfiken dum fråga: Vad sitter det för lager i nu?
Följdfråga: Shimsar man till rätt axialspel?
Väntar med spänning på hur det kommer att gå i sommar.

 

[Dr_C]

En nyfiken dum fråga: Vad sitter det för lager i nu?
Följdfråga: Shimsar man till rätt axialspel?
Väntar med spänning på hur det kommer att gå i sommar.

Jag har testat både rullager och spårkullager. Ingetdera duger. Jag har låtit bearbeta ramlagerlägena i vevhuset en aning djupare för att kunna schimsa in vevaxeln till rätt axialspel.

Jag också...

 

[Svedberg]

En riktigt komplicerad, men gissningsvis bra lösning vore ju att behålla ett standardliknande lagerarrangemang, men dessutom montera ett yttre stödlager i var ände av vevaxeln. Alltså ett nytt lagerläge i (en nytillverkad) tändkåpa och ett i höger transkåpa. Inte lätt, men det borde lösa problemet med fladdrande vevaxel för gott. Och i alla fall vänstersidan klara du ju lätt med tanke på dina tidigare projekt.

 

[Svenne100]

Vilken fin färgglad bild det blev!

Jag antar att man inte får med eventuella resonanser som kan uppstå av att veven flexar fram och tillbaka så den verkliga utböjningen kan kanske variera en del från din analys beroende på hur stor inverkan resonansen har. En tanke bara.

Nu när du går över till lager som inte tar upp något böjmoment kommer ju veven att flexa mer än innan (cirka 1 till 45 kvadratkameler enligt mina snabba huvudräkningar). Detta gör ju att primärdrevet i sin tur kommer att snedställas i högre grad vilket borde ge större maximalt kontakttryck mellan kuggarna eftersom trycket blir ojämnt fördelat. Dessutom borde då kuggarna deformeras i vridning vilket kan leda till utmattningsbrott i kuggroten i förtid.

Kanske lite överdramatisering från en oerfaren person, men är det något du har reflekterat över? Det kommer säkert att fungera bra ändå, teori bara vilseleder folk

 

[Dr_C]

En riktigt komplicerad, men gissningsvis bra lösning vore ju att behålla ett standardliknande lagerarrangemang, men dessutom montera ett yttre stödlager i var ände av vevaxeln. Alltså ett nytt lagerläge i (en nytillverkad) tändkåpa och ett i höger transkåpa. Inte lätt, men det borde lösa problemet med fladdrande vevaxel för gott. Och i alla fall vänstersidan klara du ju lätt med tanke på dina tidigare projekt.

Min ursprungliga tanke var att slänga balansaxeln på tippen, tillverka en ny vevaxel med längre pressförband för vevtappen på transmissionssidan och ett extra ramlager där svänghjulet satt. MEN, de krafter som är i omlopp är betydande (storleksordningen 5-12kN i ett frekvensområde 100-300Hz), så jag tror att "sätta hårt mot hårt" leder till väldigt stora belastningsnivåer och en påtaglig utmattningstendens. Husabergs relativt tunna vevhus är heller inte helt anpassade att ta upp dessa belastningar...

Vilken fin färgglad bild det blev!

Jag antar att man inte får med eventuella resonanser som kan uppstå av att veven flexar fram och tillbaka så den verkliga utböjningen kan kanske variera en del från din analys beroende på hur stor inverkan resonansen har. En tanke bara.

Nu när du går över till lager som inte tar upp något böjmoment kommer ju veven att flexa mer än innan (cirka 1 till 45 kvadratkameler enligt mina snabba huvudräkningar). Detta gör ju att primärdrevet i sin tur kommer att snedställas i högre grad vilket borde ge större maximalt kontakttryck mellan kuggarna eftersom trycket blir ojämnt fördelat. Dessutom borde då kuggarna deformeras i vridning vilket kan leda till utmattningsbrott i kuggroten i förtid.

Kanske lite överdramatisering från en oerfaren person, men är det något du har reflekterat över? Det kommer säkert att fungera bra ändå, teori bara vilseleder folk

Ja, visst blev det estetiskt tilltalande!
Vi får se om vi gör en dynamisk elastisk analys också, för att få med resonansfenomenen...
Jo, det finns nackdelar med den lösa lagringen. Primärtransmissionen är en sådan, utmattningspåkänning på vevtappen en annan och nya resonansfenomen på svänghjulet/vevaxeln en tredje. Men jag har en kompis i Australien som kör med sfäriska rullager, och han har fått ut 100h med 700cc och 75 RWHP. Jag är helt nöjd med 25h!!! "Tyvärr" är det ju en hel RR-säsong!

 

[Boris JR]

15atdc stämmer med mina icke vetenskapliga observationer av havererade ramlagerbanor. Följer projektet med spänning...

De där lagren ser ut att vara billigare än standard rullarna så hoppas du är något på spåret.

 

[Svedberg]

Min ursprungliga tanke var att slänga balansaxeln på tippen, tillverka en ny vevaxel med längre pressförband för vevtappen på transmissionssidan och ett extra ramlager där svänghjulet satt. MEN, de krafter som är i omlopp är betydande (storleksordningen 5-12kN i ett frekvensområde 100-300Hz), så jag tror att "sätta hårt mot hårt" leder till väldigt stora belastningsnivåer och en påtaglig utmattningstendens. Husabergs relativt tunna vevhus är heller inte helt anpassade att ta upp dessa belastningar...

Jag menar alltså stödlager ÄNDA LÄNGST UT i vardera änden av vevaxeln, dvs ungefär där muttern till svänghjulet/primärdrevet normalt sitter. Kräver såklart en noga inpassad, och klart stöddigare svänghjulskåpa, och ett jäkla klurande på transmissionssidan.

Jag tänker att detta borde supporta vevhuset, den "vanliga" vevaxellagringen och vevaxeln.

 

[Dr_C]

Jag menar alltså stödlager ÄNDA LÄNGST UT i vardera änden av vevaxeln, dvs ungefär där muttern till svänghjulet/primärdrevet normalt sitter. Kräver såklart en noga inpassad, och klart stöddigare svänghjulskåpa, och ett jäkla klurande på transmissionssidan.

Jag tänker att detta borde supporta vevhuset, den "vanliga" vevaxellagringen och vevaxeln.

Ja, jag förstår precis hur du menar. Konfigurationen har använts på flera motorer genom åren. Genom att minska flexibiliteten så radikalt kommer belastningen att skjuta i höjden. Jag har CAD:at en lagerhållare för ett lager utanför svänghjulet, men den kommer att få stanna i den digitala världen ett tag till.

 

[Svedberg]

Ja, jag förstår precis hur du menar. Konfigurationen har använts på flera motorer genom åren. Genom att minska flexibiliteten så radikalt kommer belastningen att skjuta i höjden. Jag har CAD:at en lagerhållare för ett lager utanför svänghjulet, men den kommer att få stanna i den digitala världen ett tag till.

Då är det m.a.o. som så att delarna i din motor vid maxvarv alstrar krafter som vevhuset i fråga inte kan klara av? OBS, ingen kritik på något vis, bara en fundering från min sida.

 

[Svenne100]

Min ursprungliga tanke var att slänga balansaxeln på tippen, tillverka en ny vevaxel med längre pressförband för vevtappen på transmissionssidan och ett extra ramlager där svänghjulet satt. MEN, de krafter som är i omlopp är betydande (storleksordningen 5-12kN i ett frekvensområde 100-300Hz), så jag tror att "sätta hårt mot hårt" leder till väldigt stora belastningsnivåer och en påtaglig utmattningstendens. Husabergs relativt tunna vevhus är heller inte helt anpassade att ta upp dessa belastningar...


Ja, visst blev det estetiskt tilltalande!
Vi får se om vi gör en dynamisk elastisk analys också, för att få med resonansfenomenen...
Jo, det finns nackdelar med den lösa lagringen. Primärtransmissionen är en sådan, utmattningspåkänning på vevtappen en annan och nya resonansfenomen på svänghjulet/vevaxeln en tredje. Men jag har en kompis i Australien som kör med sfäriska rullager, och han har fått ut 100h med 700cc och 75 RWHP. Jag är helt nöjd med 25h!!! "Tyvärr" är det ju en hel RR-säsong!

Jag tolkar det som att den radiella ramlagerlasten ligger på 5 - 12 kN? Med reservation för fel så ger mina snabba beräkningar:
Med snittvarv på 7000 rpm och ekvivalent lagerlast på 5 kN klarar de lagren du nämnde 23h drift (10% av en stor lagerpopulation är slutkörda efter denna tid).
Med ekvivalent lagerlast på 12 kN klarar de 1,67 h. (Livslängden är omvänt proportionell mot lasten i kubik)

Kör din australiensiska kompis med dessa lager?

När jag tittar närmre på FEM-bilden så flexar veven åt motsatt håll än vad jag hade tänkt mig. Jag trodde att masskrafterna skulle övervinna förbränningstrycket. Vilket förbränningstryck har du vid 15 atdc?

Jag menar alltså stödlager ÄNDA LÄNGST UT i vardera änden av vevaxeln, dvs ungefär där muttern till svänghjulet/primärdrevet normalt sitter. Kräver såklart en noga inpassad, och klart stöddigare svänghjulskåpa, och ett jäkla klurande på transmissionssidan.

Jag tänker att detta borde supporta vevhuset, den "vanliga" vevaxellagringen och vevaxeln.

Om man lägger till ett lager som du föreslår så kommer faktiskt lasten på den "vanliga" lagringen att öka. Detta eftersom det yttre lagret kommer att stödja veven med en kraft av motsatt riktning jämfört med kraften från det ordinarie ramlagret.

 

[Svedberg]

Jag tolkar det som att den radiella ramlagerlasten ligger på 5 - 12 kN? Med reservation för fel så ger mina snabba beräkningar:
Med snittvarv på 7000 rpm och ekvivalent lagerlast på 5 kN klarar de lagren du nämnde 23h drift (10% av en stor lagerpopulation är slutkörda efter denna tid).
Med ekvivalent lagerlast på 12 kN klarar de 1,67 h. (Livslängden är omvänt proportionell mot lasten i kubik)

Kör din australiensiska kompis med dessa lager?

När jag tittar närmre på FEM-bilden så flexar veven åt motsatt håll än vad jag hade tänkt mig. Jag trodde att masskrafterna skulle övervinna förbränningstrycket. Vilket förbränningstryck har du vid 15 atdc?



Om man lägger till ett lager som du föreslår så kommer faktiskt lasten på den "vanliga" lagringen att öka. Detta eftersom det yttre lagret kommer att stödja veven med en kraft av motsatt riktning jämfört med kraften från det ordinarie ramlagret.

Jag tänker att ett lager avsett att klara radiell belastning i första hand (som t.ex. ett enradigt spårkullager eller ett cylindriskt rullager) borde klara sig bra så länge de onda snedställningarna från en flexande vevaxeltapp kraftigt begränsas.

 

[Svenne100]

Jag tänker att ett lager avsett att klara radiell belastning i första hand (som t.ex. ett enradigt spårkullager eller ett cylindriskt rullager) borde klara sig bra så länge de onda snedställningarna från en flexande vevaxeltapp kraftigt begränsas.

Det har du rätt i, det var bara jag som var lite för snabb

Kan tillägga att i beräkningen för lagerlivslängden tidigare så räknade jag med att oljan är ganska smutsig, vilket den nog är i en förbränningsmotor.

 

[Dr_C]

Då är det m.a.o. som så att delarna i din motor vid maxvarv alstrar krafter som vevhuset i fråga inte kan klara av? OBS, ingen kritik på något vis, bara en fundering från min sida.

Så är det nog! Sen överförs ju krafter och vibrationer från motorn till chassiet, vilket också kan ställa till det. Se bara på den typiska Supermono-sjukan att vibrera av kolvstången på bakstöten!

Jag tolkar det som att den radiella ramlagerlasten ligger på 5 - 12 kN? Med reservation för fel så ger mina snabba beräkningar:
Med snittvarv på 7000 rpm och ekvivalent lagerlast på 5 kN klarar de lagren du nämnde 23h drift (10% av en stor lagerpopulation är slutkörda efter denna tid).
Med ekvivalent lagerlast på 12 kN klarar de 1,67 h. (Livslängden är omvänt proportionell mot lasten i kubik)

Kör din australiensiska kompis med dessa lager?

När jag tittar närmre på FEM-bilden så flexar veven åt motsatt håll än vad jag hade tänkt mig. Jag trodde att masskrafterna skulle övervinna förbränningstrycket. Vilket förbränningstryck har du vid 15 atdc?



Om man lägger till ett lager som du föreslår så kommer faktiskt lasten på den "vanliga" lagringen att öka. Detta eftersom det yttre lagret kommer att stödja veven med en kraft av motsatt riktning jämfört med kraften från det ordinarie ramlagret.

Beräknad max radiell belastning är 9,5kN och lagrets max tillåtna dynamiska belastning är enligt katalogen 15,9kN. Jag hoppas att det ska ge en livslängd som är större än 6h. Du håller inte med?

Jag har ju inte balanserat om motorn efter jag ökat vikten på både vevstake och kolv, vilket säkert påverkar en del. Spreaden hade ju blivit ännu större om jag ökat vevaxelns obalans... Förbränningstrycket är pålagt enligt Seiliger, men jag har just nu inte tillgång till trycket. Det ska motsvara 85 RWHP. För att återkomma till dina tidigare frågor: För analysen med stela kroppars dynamik har min konstruerande kompis använt en modul i Creo som heter ”Mechanism”. Här kan masslaster studeras inklusive yttre lastpåläggning som insugnings-, kompressions, förbrännings- och avgastryck. Lasterna är sen modellerade i Ansys, ingen dynamisk beräkning (än).

Min vän från Australien har kört med sfäriska rullager, men eftersom de är 20mm breda (OEM är 16mm) så krävs det lite med fix & trix. Han körde 100h med dessa när kolv/foder gav upp. Ramlagren var utan anmärkning.

Jag tänker att ett lager avsett att klara radiell belastning i första hand (som t.ex. ett enradigt spårkullager eller ett cylindriskt rullager) borde klara sig bra så länge de onda snedställningarna från en flexande vevaxeltapp kraftigt begränsas.

Det håller jag delvis med om. Rent generellt brukar det vara så att när man ökar styvheten i en konstruktion, så ökar de dynamiska påkänningarna betydligt. Ett sätt att minska belastningarna är ju att inte "hålla i" så förtvivlat! Nu kommer jag att testa att låta vevaxeln röra på sig utan att försöka begränsa den med ramlager (extra ramlager) eller vevhuset. Andra har haft framgång i detta. Skulle det visa sig vara en dålig idé, så får jag ev återkomma till den här tanken.

 

[Svedberg]

Ja, är det testat och funkar, så varför inte? Känns som att den stackars vevaxeln borde bli utmattad och smälla av fortare än kvickt om den flexar i tappens infästningar, och dessutom känns det som att det borde orsaka en ganska stor förlust i användbar kraft att tillåta dessa "resonanser/svängningar"...men det är klart, dom här fenomenen lär ju inte vara unika för just den här motorn, utan finns nog i alla till viss del.

Spännande att följa dina utmaningar!

 

[Wobbel]

Ja, är det testat och funkar, så varför inte? Känns som att den stackars vevaxeln borde bli utmattad och smälla av fortare än kvickt om den flexar i tappens infästningar, och dessutom känns det som att det borde orsaka en ganska stor förlust i användbar kraft att tillåta dessa "resonanser/svängningar"...men det är klart, dom här fenomenen lär ju inte vara unika för just den här motorn, utan finns nog i alla till viss del.

Spännande att följa dina utmaningar!

Ärsch, man får ju extra slag så man går plus minus noll Heja heja!

 

[Svenne100]

Beräknad max radiell belastning är 9,5kN och lagrets max tillåtna dynamiska belastning är enligt katalogen 15,9kN. Jag hoppas att det ska ge en livslängd som är större än 6h. Du håller inte med?

Min vän från Australien har kört med sfäriska rullager, men eftersom de är 20mm breda (OEM är 16mm) så krävs det lite med fix & trix. Han körde 100h med dessa när kolv/foder gav upp. Ramlagren var utan anmärkning.

Nja, jag håller delvis inte med. Det dynamiska bärighetstalet (som betecknas C i SKF-katalogen) är den konstanta ekvivalenta lagerlast (ekvivalent innebär att om både radiell och axiell belastning finns så vägs de samman enligt en formel som har olika konstanter beroende på lagertyp) som kan läggas på lagret för att få en nominell livslängd på en miljon varv. Det är alltså inget mått på maximal last som lagret tål. Den nominella livslängden tar endast hänsyn till C och P, den ekvivalenta lagerlasten. Eftersom man kan ha 2 lager som belastas identiskt men det ena håller dubbelt så länge som det andra så använder man lite statistik och sannolikhet vid dimensionering vilket är inbakat i formlerna.

Nominell livslängd i miljoner varv då 10% av lagren har skurit = (C/P)^3 för kullager.

För noggrannare uträkningar multiplicerar man den nominella livslängden med en faktor aSKF som är en funktion av viskositet och renhet på oljan, varvtal, oljetemp, lagerstorlek, P, och Pu (laster under Pu ger oändlig livslängd på lagret inom vissa gränser).

Jag gjorde lite antagningar, t.ex oljetemp på 100 grader, viskositet ISO 150 (motsvarar SAE 40), ganska smutsig olja (vilket den är i en mc-motor enligt min tribologilärare) och konstant varvtal på 7000 rpm. Då fick jag aSKF = 0,32 vilket ger resultaten jag skrev innan. Kan tillägga att 7 kN konstant last skulle ge 9h livslängd. Observera att jag har antagit att du bara har radiell last, stämmer det?

Eftersom du har varierande last under en cykel samt varierande varvtal så blir det lite knixigt att noggrant räkna ut livslängden. Det går att göra enligt delskadeteorin, men då måste jag veta hur lasten varierar under cykeln samt vilka varvtal du håller dig på.

Du säger att din australiensiska vän kör med sfäriska rullager. Dessa har ett C på 64 kN och Pu på 6,4 kN vilket ju ger en avsevärt bättre livslängd. Om du kan få i dessa i ditt block så är det nog the way to go

 

[Dr_C]

Jag gjorde lite antagningar, t.ex oljetemp på 100 grader, viskositet ISO 150 (motsvarar SAE 40), ganska smutsig olja (vilket den är i en mc-motor enligt min tribologilärare) och konstant varvtal på 7000 rpm. Då fick jag aSKF = 0,32 vilket ger resultaten jag skrev innan. Kan tillägga att 7 kN konstant last skulle ge 9h livslängd. Observera att jag har antagit att du bara har radiell last, stämmer det?

Du säger att din australiensiska vän kör med sfäriska rullager. Dessa har ett C på 64 kN och Pu på 6,4 kN vilket ju ger en avsevärt bättre livslängd. Om du kan få i dessa i ditt block så är det nog the way to go

Jo, alltså de radiella belastningarna hanterar ju det här lagret inte bättre än ett vanligt spårkullager (cirka). Däremot försvinner ju det accelererade skadeförloppet pga att tumlingseffekten tas upp av den här lagertypen.

Tanken var att hona upp lagrens innerringar invändigt för att de ska kunna flytta sig på vevaxeln. Vi har räknat med att friktionen då blir 0,98kN, vilket så blir den maximala axiella belastningen (om axialspelet är tillräckligt stort).

De breda sfäriska rullagren är ju såklart avsevärt mycket bättre! Men då får jag dumpa balansaxeln, ev balansera om vevaxeln (tyngre) och bearbeta vevhuset samt tillverka hållare för lager och packboxar. Ja, allt är görligt...

 

[Dr_C]

Det ska väl ligga nåra pinaler här att modda till sfäriska rullager...

 

[Dr_C]

Det blir sfäriska rullager på båda sidor (22206). Båda lagren kommer att monteras i stålhållare, som i sin tur sitter med viss presspassning i vevhushalvorna. Hållarna kommer även att fixeras axiellt med några skruvar (trans-sidan) och en kronmutter (svänghjulssidan). Bilder på konstruktion medföljer...

För att klara ljudkraven utan allt för mycket effektförlust, har jag designat ett nytt avgassystem. Det blir en oval ljuddämpare under motorn och en tri-oval på sidan. Tjocka rör för bra genomsläpp, men två ljuddämpare i serie (ovala inklusive en kammare) för bästa ljuddämpning. Bilder kommer.