Software Crankshaft Design - Analisi Progettazione equilibratura inerzia albero motore 2/4 tempi

Caratteristiche

L'albero motore oltre che da un punto di vista strutturale deve essere studiato anche per due aspetti fondamentali, l'equilibratura delle forze che si generano per il movimento delle masse alterne (pistone, segmenti, spinotto e parte della biella) e di quelle rotanti (parte della biella, asse accoppiamento), e inoltre per l'inerzia che l'albero è in grado di offrire.

In un motore monocilindrico, a meno che non si introducano alberi controrotanti, l'equilibratura può essere solo parziale e come scegliere questa equilibratura parziale è sempre stato oggetto di discussione su quale possa essere la migliore, in realtà non c'è una soluzione migliore in assoluto, ma quella ottimale va individuata in base alle caratteristiche del motore e del veicolo per il quale è impiegato il motore.

Software Crankshaft Design - Analisi Progettazione equilibratura inerzia albero motore 2/4 tempi - by NT-Project

Stesso discorso vale per ciò che concerne l'inerzia dell'albero motore, più leggero, più pesante, fori, non fori, sono domande che ricorrono nel tempo, alle quali non si può dare una risposta in quanto anche per questo aspetto la soluzione migliore dipende dalle caratteristiche del motore e dal suo utilizzo.

A fronte di quanto detto, nella pratica si fanno delle scelte iniziali e poi sulla base di test e ripetuti tentativi vengono fatte delle modifiche, questo processo è lungo e laborioso e molto spesso non si sa se la soluzione trovata è davvero la migliore.

Il software Crankshaft Design può invece far valutare preventivamente al tecnico le caratteristiche tecniche principali dell'albero e gli effetti che le scelte di equilibratura e di inerzia comportano in termini di prestazioni e affidabilità in relazione alle caratteristiche del motore e del veicolo sul quale è applicato, consentendo di trovare rapidamente la soluzione ottimale.

Il software è strutturato in quattro aree che permettono di analizzare, calcolare e sviluppare l'albero motore in maniera ottimale.

ANALISI ALBERO MOTORE	In questa sezione il software calcola le caratteristiche principali dell'albero motore che si ha a disposizione, o che si vuole sviluppare, infatti calcola rapidamente PESO - EQULIBRATURA - INERZIA dell'albero motore.
PROGETTO ALBERO MOTORE	In questa sezione il software calcola DIMENSIONE e POSIZIONE dei CONTRAPPESI, o di eventuali FORI, per avere una determinata equilibratura dell'albero motore, mostrando nel contempo come si modificano inerzia e peso.
CALCOLO PRESTAZIONI MOTORE	In questa sezione il software calcola come si modifica la CURVA di POTENZA del motore in base alle scelte di EQUILIBRATURA e INERZIA che sono state fatte per l'albero motore.
CALCOLO PRESTAZIONI VEICOLO	Questa sezione disponibile nella versione PRO del software permette di calcolare le PRESTAZIONI del VEICOLO tenendo conto di come le caratteristiche dell'albero motore influenzano la potenza del motore, ed il comportamento in fase di cambiata.

A seguire mostreremo nel dettaglio come lavora il software nelle diverse aree.

ANALISI ALBERO MOTORE
Il software vi consente di calcolare le caratteristiche principali dell'albero motore in maniera semplice. Infatti è sufficiente inserire le informazioni sul manovellismo (corsa, e pesi dei componenti), e alcuni dati che permettono di caratterizzare l'albero motore. A questo proposito il software offre diverse opportunità di inserimento dati per soddisfare tutte le esigenze.
	Se avete effettuato la classica prova sperimentale per il calcolo dell'equilibratura, potete inserire nel software il valore del peso d'equilibrio rilevato, ed il software in base ai pesi del manovellismo vi calcolerà rapidamente l'EQUILIBRATURA del vostro albero motore. Inoltre se misurate il PESO dell'albero, ed il suo diametro massimo, il software calcolerà una stima dell'INERZIA dell'albero stesso.
	Se avete il disegno tridimensionale dell'albero motore, dal vostro CAD 3D potrete facilmente rilevare la posizione del baricentro dell'albero, ed il suo PESO, grazie a questi dati il software vi calcolerà rapidamente l'EQUILIBRATURA del vostro albero motore in funzione dei pesi del manovellismo.
	Se invece il vostro albero motore è di forma classica, o volete svilupparne uno con questa forma, il software grazie alle misure principali calcolerà automaticamente PESO, EQUILIBRATURA e INERZIA del vostro albero motore.
Se nell'albero motore sono già presenti contrappesi, o fori, nel software è possibile facilmente inserirne le caratteristiche al fine di tenerne conto nei calcoli e vedere come questi influenzano PESO, EQUILIBRATURA e INERZIA.

Dopo aver inserito i dati dell'albero motore nella modalità che desiderate, e le caratteristiche del manovellismo, il software Crankshaft Design calcola PESO, EQUILIBRATURA, e INERZIA dell'albero motore, sia tenendo conto dei contrappesi e dei fori, sia escludendoli, in tal modo sarà facile capire anche le caratteristiche della geometria iniziale dell'albero motore, e valutare le possibilità di modifica.
Oltre ai calcoli il software disegna la geometria dell'albero motore che avete inserito permettendovi di valutare se i dati sono corretti e dove vi è spazio per eventuali interventi di modifica migliorativi.

PROGETTO ALBERO MOTORE

Se si vuole modificare un albero esistente o se si vuole studiare un nuovo albero motore, dopo la fase di analisi che consente di avere un quadro completo della situazione, il software Crankshaft Design consente di studiare facilmente gli interventi da effettuare sull'albero per ottenere EQUILIBRATURA e INERZIA desiderati.

Il software vi consente infatti di calcolare automaticamente posizione e caratteristiche dei contrappesi che sono necessari per ottenere una determinata equilibratura.


In primo luogo va scelta la percentuale di equilibratura che si vuole ottenere.	Inoltre si può indicare il numero di contrappesi che si vogliono utilizzare, lo spessore del contrappeso, ed il materiale (densità)	Infine si può scegliere se la posizione dei contrappesi deve generare la minima inerzia, o quella massima.

Al termine del calcolo il software vi fornisce tutte le informazioni dei contrappesi da utilizzare:

Inoltre vi mostra come si modificano le caratteristiche dell'albero motore per l'applicazione dei contrappesi, ed il relativo disegno in scala:

Quest'area del software Crankshaft Design può essere utilizzata sia per calcolare i contrappesi di un albero motore che non è mai stato equilibrato.
Sia per modificare l'equilibratura di un albero motore che presenta un equilibratura diversa da quella che desideriamo.

Se ad esempio abbiamo già un albero equilibrato al 50% e vogliamo passare ad un equilibratura del 40%, il software calcolerà dimensioni e posizione del foro da praticare sull'albero motore, se invece volete aumentare la percentuale di equilibratura vi indicherà posizione e caratteristiche del contrappeso aggiuntivo da utilizzare.

Il software consente anche di vedere l'equilibratura e l'inerzia che si ottengono utilizzando determinati contrappesi, o praticando specifici fori.

Vi mostra il disegno in scala e come si modificano PESO, EQUILIBRATURA, ed INERZIA con i nuovi contrappesi e fori applicati.

CALCOLO PRESTAZIONI MOTORE

Le scelte di EQUILIBRATURA e INERZIA oltre ad influenzare le forze e le vibrazioni che si scaricano sul telaio, influiscono sulle prestazioni del motore. Infatti in base all'EQUILIBRATURA che si sceglie cambiano le forze agenti tra pistone e cilindro, e sui cuscinetti di biella, e di banco, e di conseguenza le perdite per attrito meccanico, mentre l'INERZIA influisce sulla velocità di rotazione dell'albero motore durante il ciclo, e di conseguenza modifica il comportamento fluidodinamico del motore, ed il relativo rendimento.

Il software Crankshaft Design è in grado di calcolare le PERDITE MECCANICHE in funzione delle scelte di EQUILIBRATURA effettuate, e di vedere come si modifica la CURVA DI POTENZA DEL MOTORE in funzione dell'INERZIA dell'albero motore.

Nel software vanno inseriti i principali dati tecnici del motore, e la curva di potenza rilevata al banco prova.

A questo punto inserendo la percentuale di equilibratura e l'inerzia dell'albero motore (si possono usare anche i valori calcolati nelle fasi di ANALISI e di PROGETTO), il software calcolerà come si modifica la curva di potenza, la potenza persa per attrito, e le forze agenti sul telaio.

Oltre ai dati globali mostra anche i grafici di tutte le grandezze calcolate in funzione del regime motore.

POTENZA	POTENZA PERSA
FORZA VERTICALE MEDIA	FORZA VERTICALE MAX
FORZA ORIZZONTALE MEDIA	FORZA ORIZZONTALE MAX

Questa sezione del software Crankshaft Design è fondamentale per migliorare le prestazioni del motore nella direzione desiderata intervendo sull'albero motore. Infatti il software consente di mettere a confronto le diverse soluzioni, e quindi di individuare immediatamente, quella ottimale per le vostre esigenze.

Grazie al software Crankshaft Design potrete quindi studiare le modifiche da effettuare all'albero motore come equilibratura, e come inerzia, per modellare la curva di potenza per le vostre esigenze. Potrete quindi lavorare per spostare il picco di potenza massima, o per avere più allungo, oppure giocare con l'inerzia per addolcire la curva di coppia, ecc., individuando le soluzioni ottimali con rapidità e precisione. Inoltre potrete sempre valutare come cambiano le forze sul telaio in base alle scelte che effettuate, gestendo quindi anche eventuali problemi legati alle vibrazioni.

CALCOLO PRESTAZIONI VEICOLO

Nella versione PRO del software Crankshaft Design è possibile vedere anche come le scelte di EQUILIBRATURA e INERZIA si riflettono sulle prestazioni del veicolo.

Nel software vanno inserite le caratteristiche del veicolo, delle ruote motrici, e della trasmissione. Oltre ai dati principali il software permette anche di fornire informazioni sul baricentro del veicolo, e sulle condizioni di aderenza, in tal modo si potrà anche simulare la fase di accelerazione nelle reali condizioni, tenendo conto della possibilità o meno di utilizzare tutta la potenza disponibile. Nel software si può inoltre indicare a quale regime si vuole effettuare la cambiata, al fine di valutare il comportamento del veicolo nel reale funzionamento che vogliamo effettuare.

Al termine del calcolo il software Crankshaft Design mostra il comportamento del veicolo in tutta la fase di accelerazione. Si potranno quindi confrontare le prestazioni in base alle scelte di EQUILIBRATURA e INERZIA analizzando i grafici di:

REGIME MOTORE

VELOCITA'

ACCELERAZIONE

ed inoltre vedere il tempo necessario per raggiungere le diverse velocità, e le velocità che si raggiungono nelle diverse marce, con il relativo tempo per raggiungerle.

Come avete visto, grazie al software Crankshaft Design, sviluppare, e migliorare, il vostro albero motore, diventa realmente facile, e potete realmente incrementare le prestazioni del vostro motore, e del vostro mezzo, agendo sull'albero motore nella direzione più opportuna! Affianco sono riassunte le funzionalità delle due versioni del software.

	BASIC	PRO
analisi albero motore	X	X
progetto albero motore	X	X
calcolo prestazioni motore	X	X
calcolo prestazioni veicolo		X

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