Biella, corta, lunga, quando e perchè...

[Flycat]

Ragazzacci, spesso leggo di configurazioni che vanno meglio di altre e di spiegazioni opinabili sul motivo delle prestazioni, oggi mi son messo due minuti a tavolino e ho fatto delle simulazioni che penso ritorneranno utili a molti...

Principio, il monevellismo è formato da albero motore biella e pistone, questi organi in movimento generano delle sollecitazioni, chiamate del 1* e 2* ordine.

Nel primo ordine rientrano le sollecitazioni generate dalla combinazione tra il movimento del manovellismo e le masse che lo compongono, maggiore è l'equilibrio tra le masse del manovellismo, minore (o nulla) è questa sollecitazione, il secondo ordine invece non dipende da questi fattori, ma dalla geometria del manovellismo e da eventuali forze aggiunte che partecipano al movimento.

Uno dei fattori che ha maggior importanza sulle sollecitazioni del 2* ordine (soprattutto nei monocilindrici) è l'angolo di biella, quest'angolo è determinato dalle combinazioni tra corsa e interasse biella, il suo effetto si traduce sulla spinta laterale del pistone sul cilindro, matematicamente, l'angolo aumenta al diminuire del rapporto interasse biella/corsa albero motore.

Iniziamo a fare due conti, qui sotto abbiamo albero corsa 57 con biella 105 e 110



Possiamo notare che con la biella lunga l'angolo e il carico diminuiscono in modo apprezzabile.

Albero corsa 57 e 60 con biella 105.



Le sollecitazioni crescono e non di poco...

Lo scontro tanto atteso, corsa 57 con biella 105 VS corsa 60 con biella 110



Svelato l'arcano l'angolo di manovella (e quindi le sollecitazioni del secondo ordine) non variano in maniera apprezzabile rispetto alla condizione originale, direi che la condizione è invariata, se ci mettiamo una migliore equilibratura del manovellismo (diminuzione sollecitazioni del 1* ordine) ecco spiegata la rilevante differenza tra configurazioni che sembrano le stesse, ma che in realtà non lo sono...

Adesso, visto che ho appena letto il topic del mio compagno Cosanauta, Grandevegeta, dove lui desidera ardentemente il corsa 62, ecco una simulazione che dovrebbe tornare utile.



Oscar ci vogliono bielle da almeno 114 di interasse, altrimenti ci si ritrova come quando si usa l'abero corsa 60 con biella 105...

Ovviamente con biella più lunga, aumenta anche il peso della stessa, ma lavorando sull'equilibratura del manovellismo, il problema viene risolto.

Bye, Luca

[Lz92]

Bravo, bravo e ancora bravo complimenti, post INTERESSANTISSIMO

[PISTONE GRIPPATO]

Ragazzacci, spesso leggo di configurazioni che vanno meglio di altre e di spiegazioni opinabili sul motivo delle prestazioni, oggi mi son messo due minuti a tavolino e ho fatto delle simulazioni che penso ritorneranno utili a molti...

Principio, il monevellismo è formato da albero motore biella e pistone, questi organi in movimento generano delle sollecitazioni, chiamate del 1* e 2* ordine.

Nel primo ordine rientrano le sollecitazioni generate dalla combinazione tra il movimento del manovellismo e le masse che lo compongono, maggiore è l'equilibrio tra le masse del manovellismo, minore (o nulla) è questa sollecitazione, il secondo ordine invece non dipende da questi fattori, ma dalla geometria del manovellismo e da eventuali forze aggiunte che partecipano al movimento.

Uno dei fattori che ha maggior importanza sulle sollecitazioni del 2* ordine (soprattutto nei monocilindrici) è l'angolo di biella, quest'angolo è determinato dalle combinazioni tra corsa e interasse biella, il suo effetto si traduce sulla spinta laterale del pistone sul cilindro, matematicamente, l'angolo aumenta al diminuire del rapporto interasse biella/corsa albero motore.

Iniziamo a fare due conti, qui sotto abbiamo albero corsa 57 con biella 105 e 110



Possiamo notare che con la biella lunga l'angolo e il carico diminuiscono in modo apprezzabile.

Albero corsa 57 e 60 con biella 105.



Le sollecitazioni crescono e non di poco...

Lo scontro tanto atteso, corsa 57 con biella 105 VS corsa 60 con biella 110



Svelato l'arcano l'angolo di manovella (e quindi le sollecitazioni del secondo ordine) non variano in maniera apprezzabile rispetto alla condizione originale, direi che la condizione è invariata, se ci mettiamo una migliore equilibratura del manovellismo (diminuzione sollecitazioni del 1* ordine) ecco spiegata la rilevante differenza tra configurazioni che sembrano le stesse, ma che in realtà non lo sono...

Adesso, visto che ho appena letto il topic del mio compagno Cosanauta, Grandevegeta, dove lui desidera ardentemente il corsa 62, ecco una simulazione che dovrebbe tornare utile.



Oscar ci vogliono bielle da almeno 114 di interasse, altrimenti ci si ritrova come quando si usa l'abero corsa 60 con biella 105...

Ovviamente con biella più lunga, aumenta anche il peso della stessa, ma lavorando sull'equilibratura del manovellismo, il problema viene risolto.

Bye, Luca

Ottimo e questa è una variabile......
Quindi con biella da 105 e corsa 60 abbiamo le maggiori sollecitazioni oppure non ho capito?
Cambia anche l'accelerazione del pistone e la velocità media?

Grazie ciao

[Lz92]

La sollecitazione minore l'abbiamo con l'albero C57 con biella da 110: l'albero standard della 200 insomma.
La sollecitazione maggiore l'abbiamo invece con l'albero C60 con biella da 105.
A parità di corsa, una biella più lunga da meno sollecitazioni; a parità di lunghezza della biella, la corsa minore da meno sollecitazioni.

[Flycat]

Quindi con biella da 105 e corsa 60 abbiamo le maggiori sollecitazioni oppure non ho capito?

Si esatto, in pratica devi considerare che la forza applicata sul pistone, quando la biella si inclina, si scompone in due, un vettore che dallo spinotto va lungo la biella puntando alla spina che c'è in testa e un'altro che invece sempre dallo stesso punto orizzontalmente si dirige verso la parete del cilindro.

In pratica la forza orizzontare diminuisce all'aumentare dell'interasse biella.

Cambia anche l'accelerazione del pistone e la velocità media?

L'accelerazione varia, al diminuire dell'interasse aumenta ai punti morti, la velocità media no perchè la formula è:

Vm = (Corsa * giri) / 300

Questo cmq per noi è un parametro trascurabile, in quanto in corsa 60 per arrivare a velocità medie "di rilievo" (22m/s) devi andare a 11000giri...

Bye, Luca

[Flycat]

La sollecitazione minore l'abbiamo con l'albero C57 con biella da 110: l'albero standard della 200 insomma.

E questo ci porta a pensare che senza andare a fare cose mirabolanti, mettendo semplicemente l'albero del 200 sul 125 (che da quel che ho letto ha anche la spalla più larga) o mettendo la biella 200 su un albero 125, si possono ottenere evidenti risultati senza grandi salassi economici

Bye, Luca

P.S. Ovviamente il GT va spessorato in maniera adeguata...

[PISTONE GRIPPATO]

Si esatto, in pratica devi considerare che la forza applicata sul pistone, quando la biella si inclina, si scompone in due, un vettore che dallo spinotto va lungo la biella puntando alla spina che c'è in testa e un'altro che invece sempre dallo stesso punto orizzontalmente si dirige verso la parete del cilindro.

In pratica la forza orizzontare diminuisce all'aumentare dell'interasse biella.



L'accelerazione varia, al diminuire dell'interasse aumenta ai punti morti, la velocità media no perchè la formula è:

Vm = (Corsa * giri) / 300

Questo cmq per noi è un parametro trascurabile, in quanto in corsa 60 per arrivare a velocità medie "di rilievo" (22m/s) devi andare a 11000giri...

Bye, Luca

Ok ma se cambia l'acceleazione ai due punti morti cambierà anche il tempo di apertura dei travasi.
Con biella corta durante i primi gradi i travasi come angolo durano uguale ma come tempo no....per cui con biella lunga avrò più lavaggio...

[ampc78]

scusa Luca ma nei grafici consideri solo la spinta laterale del pistone?
nei corsa 60 non bisogna considerare i 3mm in + che il pistone fa rispetto al corsa 57?

naturalmente parlo da profano, è solo per capire meglio la questione.

[Flycat]

Ok ma se cambia l'acceleazione ai due punti morti cambierà anche il tempo di apertura dei travasi.
Con biella corta durante i primi gradi i travasi come angolo durano uguale ma come tempo no....per cui con biella lunga avrò più lavaggio...

Accelera in un punto ma diminuisce in un'altro, quindi alla fine il tempo di apertura non varia, al massimo può variare leggermente il coeff. di efflusso a causa della variazione del gradiente di velocità, la diversa biella non può alterare la fase di lavaggio.
Consideriamo anche che le variazioni di accelerazione sono di entità trascurabile nei nostri casi, perchè ci teniamo su range di applicazione che potrà essere si e no di 20mm (bielle da 100 a 120mm)

Bye, Luca

[Flycat]

scusa Luca ma nei grafici consideri solo la spinta laterale del pistone?
nei corsa 60 non bisogna considerare i 3mm in + che il pistone fa rispetto al corsa 57?

naturalmente parlo da profano, è solo per capire meglio la questione.

Nel grafico vedi solo la variazione d'inclinazione della biella in base al regime di rotazione, la spinta laterale l'ho calcolata solo a 90* perchè è la condizione più gravosa. Però essendo la forza calcolata come:

Forza sul cilindro = Carico pistone per * tangente angolo manovella

Già solo vedendo l'andamento dell'inclinazione ci si rende conto dell'entità dei carichi.

I 3mm sono considerati, altrimenti i grafici sarebbero sovrapponibili

Bye, Luca

[ampc78]

Nel grafico vedi solo la variazione d'inclinazione della biella in base al regime di rotazione, la spinta laterale l'ho calcolata solo a 90* perchè è la condizione più gravosa. Però essendo la forza calcolata come:

Forza sul cilindro = Carico pistone per * tangente angolo manovella

Già solo vedendo l'andamento dell'inclinazione ci si rende conto dell'entità dei carichi.

I 3mm sono considerati, altrimenti i grafici sarebbero sovrapponibili

Bye, Luca

la spinta a 90* anche perchè è vincolato nel cilindro, se no come dici bisogna considerare la tangente.

interessante per quello che riesco a capire, date le mie scarse conoscenze.

beata ignoranza

[Vespista46]

Luca, per gli ignoranti come me, potresti mettere (o dire) le unità di misure in ascisse e ordinata?

[ampc78]

Luca, per gli ignoranti come me, potresti mettere (o dire) le unità di misure in ascisse e ordinata?

io in ascissa leggo i gradi del manovellismo
in ordinata i newton se non sbaglio.

[Flycat]

Luca, per gli ignoranti come me, potresti mettere (o dire) le unità di misure in ascisse e ordinata?

io in ascissa leggo i gradi del manovellismo
in ordinata i newton se non sbaglio.

Nelle ordinate sono sempre gradi, però in radianti perchè i calcoli li ho fatti con quel sistema di misura.

Bye, Luca

[lorenzo79]

la biella da 110 aumenta il volume della camera di manovella...bisogna tener conto anche di questo

[Flycat]

la biella da 110 aumenta il volume della camera di manovella...bisogna tener conto anche di questo

Si, ma bisogna quantificare l'entità dell'effetto nel senso che, se il rapporto di precompressione passa da 1.2:1 a 1.7:1 ok ma se passi da 1.2: a 1.3:1 l'effetto è inavvertibile.

Tiriamo due conti, supponiamo un bel polinone su motore 200, il volume del carter quanto sarà? Ipotizziamo un plausibile 730cc, la cilindrata unitaria è 208cc

La formula è RCCarter = Vcarter / (Vcarter - Vcilindro) = 730 / ( 730 - 208 ) = 1.4

Quindi condizione "standard" 1.4:1

Supponiamo di mettere uno spessore di 5mm per alzare il cilindro, considero per praticità l'aumento come pari ad un disco di 69mm di diametro e 5mm di spessore, aumento di volume sarà pari 18.7cc.

Rifacciamo il calcolo e otteniamo 1.39:1

Quindi la variazione di volume è di un ordine tale da rendere valutazioni culometricamente non quantificabili e di conseguenza praticamente ininfluenti

Bye, Luca

[TommyRally]

Si, ma bisogna quantificare l'entità dell'effetto nel senso che, se il rapporto di precompressione passa da 1.2:1 a 1.7:1 ok ma se passi da 1.2: a 1.3:1 l'effetto è inavvertibile.

Tiriamo due conti, supponiamo un bel polinone su motore 200, il volume del carter quanto sarà? Ipotizziamo un plausibile 730cc, la cilindrata unitaria è 208cc

La formula è RCCarter = Vcarter / (Vcarter - Vcilindro) = 730 / ( 730 - 208 ) = 1.4

Quindi condizione "standard" 1.4:1

Supponiamo di mettere uno spessore di 5mm per alzare il cilindro, considero per praticità l'aumento come pari ad un disco di 69mm di diametro e 5mm di spessore, aumento di volume sarà pari 18.7cc.

Rifacciamo il calcolo e otteniamo 1.39:1

Quindi la variazione di volume è di un ordine tale da rendere valutazioni culometricamente non quantificabili e di conseguenza praticamente ininfluenti

Bye, Luca

Ciao,
una domanda: come fai a calcolare il volume dei carter?
Tommy

[Flycat]

Ciao,
una domanda: come fai a calcolare il volume dei carter?
Tommy

Il calcolo lo puoi fare solo se hai tutte le misure interne e gli ingombri dei componenti, normalmente si misura sul carter vero e proprio, si prende il motore si mette un pistone vecchio con un foro sul cielo, si porta al pms e si dispone con l'asse del cilindro in verticale, si chiudono tutti gli orifizi da cui può uscire il liquido e partendo da un contenitore gradutato pieno di una quantità nota di materiale, si inizia a riempire il carter, quando il carter è pieno, fai la differenza tra la quantità di liquido iniziale e quella rimasta nel contenitore.

Diciamo che è più difficile spiegarlo che farlo


Bye, Luca

[Case93]

molto interessante! io lo metterei come topic importante!

[PISTONE GRIPPATO]

Ciao,
una domanda: come fai a calcolare il volume dei carter?
Tommy

Metti la valola in posizione di chiusura e ci butti dentro olio con il motore montato con piano cilindro orizzontalechiaramene snza cilindro e pistone fno ad arrivare al piano di appoggio.
Fa in modo che la biella sporga di circa la metà
monti il pistone su una biella e lo infli nel cilindro portandolo al punto morto superiore lo rivolti e ci butti olio
Sommi le due quantità e quindi otterrai circa il valore del volume del carter

Un po' aprossimato ma non troppo

Ciao

[grandeveget]

Ciao Luca, grazie, interessantissimo. Ma se ampc parlava della sua beata ingoranza, io forse dovrei dire di peggio... Il concetto che con biella più lunga diminuiscono le sollecitazioni poichè diminuisce l'angolo con cui lavora la biella mi è chiaro, il resto un po' meno... Venendo a noi, paragonando albero corsa 60 con biella da 110 ed albero corsa 62 sempre con biella da 110, dici che nel corsa 62 i vantaggi della corsa maggiore verrebbero vanificati dalle sollecitazioni (perchè per quel valore di corsa 110mm di biella sono pochi)? O dici semplicemente che ci sono troppe sollecitazioni per renderlo affidabile?

[Flycat]

Venendo a noi, paragonando albero corsa 60 con biella da 110 ed albero corsa 62 sempre con biella da 110, dici che nel corsa 62 i vantaggi della corsa maggiore verrebbero vanificati dalle sollecitazioni (perchè per quel valore di corsa 110mm di biella sono pochi)? O dici semplicemente che ci sono troppe sollecitazioni per renderlo affidabile?

Ho fatto un paragone tra corsa 60 in 105 e 62 in 110



Come sollecitazioni siamo un po' meglio, ma lontani dalle prestazioni migliori, ovvero dei 57 e 60 con biella 110.

Utilizzando corsa 62 con biella 110, In pratica avresti qualcosina in più in basso, ma a causa delle eccessive sollecitazioni, avresti problemi a raggiungere gli stessi regimi di un 60 in 110.
In soldoni se si riesce ad arrivare allo stesso regime del 60 in 110, ok, andare in corsa 62 da vantaggi tangibili, se non ci si arriva, meglio rimanere in corsa 60 che è quella che salva capra e cavoli.

Per assurdo, si potrebbe anche tentare un corsa 55 con biella 110, potrebbe venir fuori qualcosa di interessante, ovviamene con un motore che cmq sia ben disposto a girare alto, quindi per la gioia di Felix, con aspirazione lamellare ed espansione.

Bye, Luca

[grandeveget]

Be' la configurazione che avevo in mente era molto da coppia, appunto per tirare bene una 24/63 viaggiando a velocità interessanti senza essere troppo alto di giri, quindi la mia filosofia sarebbe tanta coppia-pochi giri con rapporti molto lunghi. Mi garba sapere che il c62 biella da 110 ha un po' meno solelcitazioni del c60 biella 105 che ho adesso. Addirittura stavo pensando alla zadra mountain (che mi sono accaparrato poco usata per 100€) con 24/63 e (forse) quarta da 35.

[tekko]

i discorso scritti sopra sono tutti giusti, MA nell'ambito della cinematica.
cioè è verso che biella 110 da meno sollecitazioni al pistone , MA poi quando si passa lal dinamica si deve considerare 2 cose:

-biella 110 è lunga 5mm in piu e pesa di piu.
-i pistoni dei 200 ed oltre sono quasi 300 grammi.

quindi fare il paragone tra corsa 57 e 60, biella 105 e 110 va bene ma a parita pistone.

quindi il discorso sotto:

Mi garba sapere che il c62 biella da 110 ha un po' meno solelcitazioni del c60 biella 105 che ho adesso.

se adesso hai un 177cc non ha senso come paragone.

spero di essermi spiegato

ciao

[grandeveget]

Ops...ok grazie!