[RISOLTO] Spinotto ammortizzato. Cosa ne pensate?

Tra questa e un'altra nota che porro' sul forum nei prossimi giorni esauriamo le note di febbraio.

Riflettevo sul fatto che l'albero motore deve sopportare degli sforzi enormi per un intervallo di tempo che e' in realta' molto piu' piccolo rispetto a quello di un ciclo. Durante lo scoppio ad esempio la pressione iniziale sfiora gli 80-90 bar, per diventare una ventina di bar quando il pistone e' a mezza altezza, e per scendere a quattro cinque bar quando il pistone e' in basso al PMI. Purtroppo l'albero deve essere progettato per sopportare il massimo sforzo e dunque in realta' risulta molto sovradimensionato rispetto a quella che e' la PME di un ciclo.
Allora mi sono detto che forse sarebbe possibile creare una specie di interfaccia che assorba l'energia dell'urto nel momento dello scoppio per poi restituirla dopo quando il perno di manovella ha compiuto diciamo 45°-60° di percorso. Come naturalmente e' semplice, con delle molle. Le molle si iniziano a caricare al di sopra dei 45 bar di pressione e si scaricano quando parimenti la pressione scende al di sotto di questo valore, restituendo l'energia elastica accumulata allo scoppio. Tralasciando di inserire le molle nella biella che e' troppo delicata per il movimento rototraslatorio che compie, una molla si potrebbe inserire tra pistone e spinotto, ed altre due nei bracci che reggono il perno di manovella dell'albero a gomiti. Naturalmente il coefficiente elastico delle molle dovrebbe essere tale che anche al massimo numero di giri queste siano in grado di trasmettere l'energia accumulata all'albero motore. Questa cosa e' assolutamente fattibile, basti pensare che gia' esistono molle simili, precisamente quelle di richiamo delle valvole. Queste infatti si comportano in questo modo e scattano in tempi brevissimi.


Ecco allora un po' di schemi:

Schema base per identificare i termini
per dare adito a tutti di comprendere
cio' di cui si parla.

    +---+
    |   |<- braccio
====|   |====|   |====
 ^           |   |
 |           +---+
perno          ^
di banco       | perno di
                 manovella


+-----+
|     | <- Pistone
+=====+
|  ^  |
   |
 Spinotto

Ora trattiamo invece le entita' modificate, le vedremo molto piu' in dettaglio rispetto allo schema precedente.

Scema di uno dei bracci dell'albero motore

+===========+
|    ---    |
|  ||   ||  | <--- Braccio che regge
|  | --- |  |      il perno di manovdella
|  |  \  |  |
|  |  \ <---|---- molla
|  |  \  |  |
|  |  \  |  |
|  |  \  |  |
|           |


Schema dello spinotto:


============= Spinotto superiore: fisso nel pistone
     /
     /<------- Molla
     /
     /
============= Spinotto inferiore: mobile nel pistone
              (nelle pareti del pistone sono scavati
               due canali laterali che consentono
               allo spinoto inferiore di scorrere
               nel pistone). Nello spinotto inferiore
               (mobile) si innesta la testa della biella.

Svantaggi:
- Complessita' costruttiva
- Molle che devono resistere per 300000Km con coefficiente elastico inalterato

Vantaggi:
- Minore sollecitazione sull'albero motore
- Maggiore regolarita' nell'erogazione della coppia nei monocilindrici
- Albero motore parecchio piu' leggero

Opinioni in merito sono gradite.

Regards,
Francesco ))

[TonyH]

Allora:

Sulla manovella: aggiungi vibrazioni flessionali sull'albero. cosa assolutamente deleteria, che accorcia (e di molto) la vita a fatica dell'albero.

Spinotto: Lo spinotto deve essere piantato , rigido e solidale con la testa del pistone. Questo per evitare lo "scampanio", ovvero che il pistone ruoti su stesso rigando la canna del cilindro

Ok per la manovella. pero' lo spinotto mobile (quello basso, sotto la molla) non permette una rotazione. Esso infatti e' installato in due canali laterali scavati nelle pareti laterali del pistone.

Regards,
Francesco ))

[cbwin3]

se fai le guide nel cilindro come assicuri la tenuta?

Ah scusa Diabolik82 ho capito adesso cosa intendi con scampanio, e a quale rotazione ti riferivi. Beh per questo problema basta allungare un po' le pareti del pistone in basso no?

Regards,
Francesco ))

[TonyH]

Lo spinotto ha gioco solo nei motori economici.

Nei motori "spinti" invece è montato con interferenza, o nel piede di biella o quasi sempre nello stantuffo. Per evitare lo scampanamento.

[Regazzoni]

Scritto da frallog

Ok per la manovella. pero' lo spinotto mobile (quello basso, sotto la molla) non permette una rotazione. Esso infatti e' installato in due canali laterali scavati nelle pareti laterali del pistone.

Regards,
Francesco ))

Lo spinotto inferiore non ha bisogno di inviti e di scanalaute poichè è solidale con la biella.
E' invece il pistone che no è più guidato e può inclinarsi in qualsiasi direzione.
Il problema principale rimangono le vibrazioni che si ripercuotono anche sulla camera di combustione: volume non più controllato della camera di combustione e possibilità di risonanze che farebberpo ballare come un pazzo il pistone e lo farebbero grippare in pochi decimi di secondo.

Altro problema è l'appesantimento notevole delle parti mobili che si mangerebbe tutta la prontezza del motore e anche un sacco di potenza.

No Cbwin3 le guide sono scavate all'interno delle pareti del pistone, non del cilindro.

Regards,
Francesco ))

Scritto da Regazzoni

Lo spinotto inferiore non ha bisogno di inviti e di scanalaute poichè è solidale con la biella.
E' invece il pistone che no è più guidato e può inclinarsi in qualsiasi direzione.
Il problema principale rimangono le vibrazioni che si ripercuotono anche sulla camera di combustione: volume non più controllato della camera di combustione e possibilità di risonanze che farebberpo ballare come un pazzo il pistone e lo farebbero grippare in pochi decimi di secondo.

Altro problema è l'appesantimento notevole delle parti mobili che si mangerebbe tutta la prontezza del motore e anche un sacco di potenza.

Regazzoni, scusa ma che c'entra? E' chiaro (ovvero mi sembra ovvio) che andrebbe affrontato uno studio specifico sulla costante elastica e sulle masse per evitare problemi di risonanza con le frequenze di oscillazione delle parti, durante tutto l'inviluppo dell'arco dei giri per cui il motore e' progettato.

Regards,
Francesco ))

[Regazzoni]

Scritto da frallog

Regazzoni, scusa ma che c'entra? E' chiaro (ovvero mi sembra ovvio) che andrebbe affrontato uno studio specifico sulla costante elastica e sulle masse per evitare problemi di risonanza con le frequenze di oscillazione delle parti, durante tutto l'inviluppo dell'arco dei giri per cui il motore e' progettato.

Regards,
Francesco ))

Le frequeze di risonanza di un oggetto così massiccio come il gruppo pistone spinotto (se resi sospesi) sono ovviamente abbastanza basse da incrociare frequenze di forzanti presenti nel motore: vorrei ricordarti che non c'è solo il regime di rotazione (che comunque quadrtuplica tranquillamente il suo valore), ma ci sono anche le vibrazioni dei gas in espansione, quelle dei gas in aspirazione e in scarico.
Quindi un corpo "sospeso" come quello che prevedi tu, hapiù che il rischio di andare in risonanza durante le innumerevoli condizioni di funzionamento.

E poi non vedo quale sia il vantaggio di rendere pesante più del doppio il gruppo pistone-spinotto.