Forma dell'albero a gomiti per un motore 4 cilindri - 4 tempi

Paolo Pichierri

Utente poco attivo
Professione: Studente di Ingegneria Meccanica
Software: CATIA V5 R24
Regione: Puglia
Buongiorno a tutti,
considerando un motore in linea 4 cilindri - 4 tempi a scoppi regolari (uno scoppio ogni 180°), mi chiedevo come mai la stella delle manovelle (ovvero la forma dell'albero) preveda i cilindri 1-4 "sfasati" tra loro di 360° come pure i cilindri 2-3 (Caso 1, nell'immagine allegata). Perché sarebbe sbagliato assumere configurazioni differenti? Ad esempio 1-2 e 3-4 (Caso 2, nell'immagine allegata). Il libro di testo da cui sto studiando accenna solamente come giustificazione "equilibramento delle forze inerziali". Ma onestamente non sto riuscendo a visualizzare cosa possa cambiare tra un caso rispetto all'altro.
Ringrazio anticipatamente chi riesce a chiarirmi un po' le idee ;)
 

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exxon

Utente Junior
Professione: engineer
Software: inventor
Regione: veneto
Prova a immaginare il motore nella fase di rilascio (così non ci preoccupiamo della spinta, ma solo dell'equilibrio dinamico). Adesso togli i due supporti estremi dell'albero motore (lasciando solo quello al centro) e fallo girare.

Nel primo caso, da un lato hai un pistone che si muove in una direzione e uno in direzione opposta; stessa situazione dall'altro lato. Si annullano sia la quantità di moto, sia il momento della quantità di moto rispetto al polo rappresentato dal supporto centrale. L'albero è equilibrato.

Nel secondo caso hai che mentre i due pistoni di destra salgono, i due di sinistra scendono. La quantità di moto si annulla come nell'altro caso, ma il momento della quantità di moto adesso si somma, portando l'albero a sbacchettare a ogni rotazione.

Facendo un albero come il secondo che hai disegnato, gli sforzi sui supporti laterali sarebbero enormemente maggiori, quindi... non si fa.

Se consideriamo anche la sequenza di accensione, le cose si complicano, ma il succo resta lo stesso: la scelta corretta è quella nel primo disegno per ridurre le vibrazioni e gli sforzi sui supporti.
 

antonio_sc

Utente Junior
Professione: Ingegnere Meccanico
Software: PTC Creo Parametric
Regione: Campania
Ciao Paolo,come ha già risposto exxon, la questione riguarda l'equilibrio ai momenti ..
aiuta molto considerare le forze centrifughe che si destano durante la rotazione.
Un albero è opportuno sia:
-equilibrato staticamente quando il baricentro giace sull'asse di rotazione (praticamente te ne accorgi perchè resta fermo se ne vari a mano la posizione angolare,una volta che è posizionato sui supporti di banco). in linea teorica questa condizione è soddisfatta da entrambi i tuoi esempi.
-equilibrato dinamicamente quando e la risultante dei momenti generati dalle forze centrifughe considerate rispetto ad un punto qualunque dell’asse è pari a zero (solo il caso 1 soddisfa tale condizione).

Ti sarai accorto che la regola secondo la quale raggiungi l'equilibrio dinamico "senza saper ne leggere ne scrivere" (come diceva il mio docente) prevede che l'albero sia :
1) equilibrato staticamente
2) simmetrico rispetto alla mezzeria dell'asse di rotazione (le manovelle devono essere simmetriche in forma,posizione e numero).

Questo può avvenire se sono in numero pari,se in numero dispari si usano i contrappesi (come nel caso di motore monocilindrico o bicilindrico)..

Spero di esserti stato utile e buono studio ;):giggle:
 

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