EQUILIBRATURA E ARCHITETTURA MOTORE Forze alterne e ...€¦ · sono le cause dello squilibrio di...
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
Forze alterne e rotanti, momenti risultanti che variano periodicamente
sono le cause dello squilibrio di un motore
Scelta del numero e disposizione dei cilindri
EQUILIBRATURA E ARCHITETTURA MOTORE
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
DINAMICA DEL MANOVELLISMO
EQUILIBRATURA E ARCHITETTURA MOTORE
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3
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
)cosrcosl(rlx q
X
senrsenl
)cosrsenl(rlx q 21
l
r
spostamento
CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
cos)sen(rx 2211
11
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4
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
X
velocita’
sen
sen
cossenr
d
dx
221
CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
sensenr
d
dxv 2
2
cos)sen(rx 2211
11
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CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
Architettura motore
Velocità
Spostamento
PMS PMS
PMI
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Architettura motore
Velocità
Spostamento
PMS PMSPMI
V=r
V=r
CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
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7
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
X
accelerazione
CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
sensenr
d
dxv 2
2
2
22 coscosr
dt
d
d
dva
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Architettura motore
Accelerazione
Velocità
PMSPMS
PMI
CINEMATICA DEL MANOVELLISMO
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9
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
X
Lavoro dCpdV ind
d
dxpA
d
pdVC ind
d
dx
pAF
DINAMICA DEL MANOVELLISMO
FORZE AGENTI SUL
MANOVELLISMO:
F gas NOTA
F attrito NON CONSIDERATA
F inerzia VALUTARE
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10
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
X
pAF
DINAMICA DEL MANOVELLISMO
FORZE DI INERZIA:
1) MOTO ALTERNO (pistone)
2) MOTO ROTATORIO (manovella)
3) MOTO ROTO-TRASLATORIO (biella)
coscosramF pa 22
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Architettura motore
Forze alterne di inerzia
II
a
I
aa FFF
L’entità delle forze dipende da:
1 – massa del pistone
2 – corsa
3 – velocità di rotazione
Le forze del secondo ordine sono di
ampiezza volte inferiore
Riduzione delle Forze di Inerzia
FORZE ALTERNE DI INERZIA
Ridurre la massa riduce res.
Meccanica
Ridurre la corsa aumenta
alesaggio (peso / sez. valvole)
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12
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
X
pAF
DINAMICA DEL MANOVELLISMO
FORZE DI INERZIA:
1) MOTO ALTERNO (pistone)
2) MOTO ROTATORIO (manovella)
3) MOTO ROTO-TRASLATORIO (biella)
rr
rmmF wwmr
22
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13
Funzione di manovellismo
l
Ap
r
q
X
pAF
DINAMICA DEL MANOVELLISMO
FORZE DI INERZIA:
1) MOTO ALTERNO (pistone)
2) MOTO ROTATORIO (manovella)
3) MOTO ROTO-TRASLATORIO (biella)
bbrba mmm
21 XmXm brba
Z'
brba JJXmXm 22
21
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Architettura motore
Determinazione delle masse alterna e rotante della biella
MOTO ROTO-TRASLATORIO DLLA BIELLA
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15
RIASSUMENDO:
l
Ap
r
q
X
pAF
DINAMICA DEL MANOVELLISMO
masse alterne concentrate nel punto A:
masse rotanti concentrate nel punto B:
bapalt mmm
brmrot mmm
pistone + piede di biella
manovella + testa di biella
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EQUILIBRATURA
Architettura motore
Ridurre o eliminare le vibrazioni causate da forze e momenti generati dal manovellismo
EQUILIBRATURA STATICA la risultante delle forze deve essere nulla
EQUILIBRATURA DINAMICA la risultante dei momenti delle forze deve essere nulla
Il baricentro deve appartenere all’asse di rotazione
Albero con più di due manovelle, simmetrico rispetto all’asse e staticamente equilibrato
rF
I
aF
II
aF
rM
IaF
M
IIaF
M
Forze centrifughe
Forze alterne I ord
Forze alterne II ord
Momento delle Forze centrifughe
Momento delle Forze alterne I ord
Momento delle Forze alterne II ord
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EQUILIBRATURA monocilindrico
Architettura motore
100 % mediante contrappesirF Forze centrifughe
I
aF Forze alterne I ord 50 % mediante contrappesi
50 % alberi controrotanti
II
aF Forze alterne II ord Solo con alberi ausiliari
I momenti risultano nulli
AC
E
S
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EQUILIBRATURA bicilindrico
Architettura motore
AC
E
S
AC
E
S
Secondo cilindro
Primo cilindro
I
aF
I
aF
IaF
M
AC
E
S
0I
aF
II
aF raddoppiano
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EQUILIBRATURA bicilindrico
Architettura motore
AC
E
S
Secondo cilindro
Primo cilindro
I
aF I
aF
AC
E
S
Equilibratura
come il
monocilindrico
100 %rF Forze centrifughe
I
aF Forze alterne I ord 50 %
Regolarità di coppia: 1 fase utile ogni giro
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EQUILIBRATURA bicilindrico
Architettura motore
AC
E
S
Secondo cilindro
Primo cilindro
I
aF
I
aF
IaF
M
0I
aF
0II
aF
Regolarità di coppia: 1 fase utile ogni giro
AC
E
S
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EQUILIBRATURA 4 cilindri in linea
Architettura motore
AC
E
S
Secondo
Primo
I
aF
I
aFI
aFM
0I
aF
0II
aF
I
aF
I
aF IaF
M
Motore regolare: 1 fase utile ogni 180°
0IaF
M
AC
E
S
AC
E
S
AC
E
S
Terzo
Quarto
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Architettura motore
1
2
3
4
5
6
EQUILIBRATURA 6 cilindri in linea
0I
aF
0II
aF
0IaF
M
Motore molto regolare: 1 fase utile ogni 120°
0IIaF
M
Le forze sono
complanari e
contrapposte
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
BMW M3 V8
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
Volksvagen Passat W8
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
9 cilindri W sviluppati su 3 bancate da 3 cilindri
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
Audi W12
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ARCHITETTURA MOTORE
Architettura motore
Volksvagen W12
12 cilindri sviluppati su 4 bancate
da 3 cilindri