Har lite svårt att sova just nu...
Jag har skaffat en omgång H-profil vevstakar till min fyrcylindriga radmotor. De är ganska precis 100 gram lättare per styck än de originalstakarna som sitter i nu.
Min tanke är då att motvikterna på veven borde minskas med en viss vikt, den vikt som motsvarar den andel av dessa 100 gram som följer med i stakens sidledsrörelse. Dvs i hög grad den vikt som sitter vid storändan och i liten eller ingen grad den vikt som finns vid lilländan.

Grunden för resonemanget är att vevens motvikt både skall balansera vevstakstappen, axeldelen mellan denna och axelns centrumlinje, samt även vevstakens storände.

En kompis, i vart fall före denna diskussion, hävdar att det inte spelar någon roll i det sammanhanget vad stakarna väger eftersom vevaxeln är balanserad för sig.

Visst har jag väl otroligt rätt?

Eftersom det rör sig om en radmotor så spelar stakens och kolvens vikt ingen roll vad det gäller balansering. Förhoppningsvis har du fyra stakar med samma vikt som rör sig upp och ner i par och det jämnar då ut sig.
om det däremot varit en v-motor hade det varit kinkigare med vikterna då dessa balanseras helt annorlunda då alla kolvar och stakar inte rör sig åt samma håll...

Mao behöver du inte balansera om veven pga stakbytet.

M3Jonas skrev:

Mao behöver du inte balansera om veven pga stakbytet.

Nej jag vet, eller förstår åtminstone.
Men, om vi tänker oss ett extremfall: Storänden på staken väger 5 kg, visst vore det väl då bättre att motvikterna på veven också var jättetunga för att balansera ut denna tunga vikt så det inte blir stora inre krafter i veven pga att de olika storändsvikterna skall balansera ut varandra?

När Opel konstruerade veven ursprungligen så borde väl ändå storändens vikt varit med i beräkningen, annars behöver vi ju inga motvikter alls i vevaxeln.

Åter till mitt fall, vore det inte bättre om man tog bort en 30-40 gram, nånting, på varje motviktspar?

Micke Holmström skrev:

M3Jonas skrev: Mao behöver du inte balansera om veven pga stakbytet. Nej jag vet, eller förstår åtminstone. Men, om vi tänker oss ett extremfall: Storänden på staken väger 5 kg, visst vore det väl då bättre att motvikterna på veven också var jättetunga för att balansera ut denna tunga vikt så det inte blir stora inre krafter i veven pga att de olika storändsvikterna skall balansera ut varandra? När Opel konstruerade veven ursprungligen så borde väl ändå storändens vikt varit med i beräkningen, annars behöver vi ju inga motvikter alls i vevaxeln. Åter till mitt fall, vore det inte bättre om man tog bort en 30-40 gram, nånting, på varje motviktspar?

Eftersom det rör vevstakar och inte kolvar så bör även motvikterna på en rak motor anpassa. Motorn kommer dock att verka vara i balans oavsett om man gör det eller ej. Skillnaderna är de interna böjkrafterna.

Vill man inte modellera upp allt i datorn och låta något program hantera räknandet så kan man förenkla det hela något och räkna för hand. I regel kan man utgå ifrån att 2/3 av vevstakens massa är roterande massa. Massa*radie ska sedan överensstämma för båda sidor av veven för varje cylinder.

Johan Edlund skrev:

Eftersom det rör vevstakar och inte kolvar så bör även motvikterna på en rak motor anpassa. Motorn kommer dock att verka vara i balans oavsett om man gör det eller ej. Skillnaderna är de interna böjkrafterna.

Exakt min åsikt också, bara det att jag käde mig osäker så jag inte ville uttala mig. Allt är inte bara en fråga om att motorn inte vibrerar, det gäller att hålla de interna krafterna stången också, annars kan någonting mattas ut med tiden.
Göran Malmberg

Göran Malmberg skrev:

Johan Edlund skrev: Eftersom det rör vevstakar och inte kolvar så bör även motvikterna på en rak motor anpassa. Motorn kommer dock att verka vara i balans oavsett om man gör det eller ej. Skillnaderna är de interna böjkrafterna. Exakt min åsikt också, bara det att jag käde mig osäker så jag inte ville uttala mig. Allt är inte bara en fråga om att motorn inte vibrerar, det gäller att hålla de interna krafterna stången också, annars kan någonting mattas ut med tiden. Göran Malmberg

I vissa fall kan det dock vara fördelaktigt att tillåta vissa böjkrafter. Exempelvis har detta använts med vissa tävlingsmotorer, genom att tillåta en viss mängd böjkrafter kan man minska motvikternas massa och med det även påverka vevaxelns självsvängningsfrekvens. Detta har nämnts bland annat av Keith Duckworth angående Cosworth DFV-motorn (V8, enplansvev). Detta kan dock knappast vara lämpligt om man önskar en lång hållbarhet, och man får nog då leva med att man tappar något när det gäller varvtal.

Gäller detta även på Vmotorer? Mina stakar var 200 gram lättare/styck jämfört med original. Fick veven ombalanserad, men brydde mig aldrig om att lätta veven motsvarande vikt..

Borde jag gjort det?
(Ett "ja" eller "nej" hade varit önskvärt här, gärna lite motivering men det är ju inte alltid man förstår den )

Intressant tråd, är också nyfiken på balanseringen på V motorn

Skall man kanske satsa på ett komplett levererat å balanserat vevparti från EN leverantör, istället för att plocka ihop prylar från "ditt å datt"? (om man nu ändå skall köpa nytt)
Just av den orsaken, viktjustering på stake/kolv anpassad till vevens motvikter.

BTW Tändföljd 1-2-7-3-4-5-6-8

De flesta V8:or, bortsett från tävlingsmotorer där så är tillåtet, använder i regel 90 graders vevaxlar. Är själv inte så insatt i dessa mer än att både kolv och vevstakarnas vikt påverkar hur stora motvikter dessa ska ha. En V8:a med enplansvev balanseras däremot precis som en rak fyra. Det förekommer även att man bygger om V8:or för enplansvev, dock kräver detta nästan alltid mer eftertanke än vad man först kanske tror då dess obalans brukar kräva modifikation av bland annat kamtranmissionen också.

Ska se om jag vågar tillåta mig att bre ut mig lite om V8:tor.
Jag har själv åkt med mängder av olika kombinationer stakar o kolvar. Den sista bobvikten var 2530g och den jag hade innan med andra stakar var 2451g, en skillnad på 79g, utan någon ändring av balanseringen.
Det märktes inte alls på gången. Ja, det var ju balansering så tillvida att alla kolvar o stakar var viktjusterade.
Bobvikten är 2*storänden+1*lilländen med kolv per vevsläng.
Anledningen till att jag struntar i balanseringar är att jag vill se vad som händer och vilka dimesioner det får. De gånger jag råkat ut för obalans, altså att det skakar, så har jag helt enkel bultat på brickor på svänghjulet utifrån ett inspektionshål i svänghjulskåpan. Det har fungerat perfekt. Antagligen har i.f.s obalansen även suttit just i svänghjulet med kopplingsmontering och inte varit härrörig från bobvikter.

Många V-åttor har extern balansvikt på svänghjul och damper. Eftersom obalansen i veven får sin stötsta effekt i vevens ändar så blir krafterna störst i de yttre ramlagren. Inget större problem för lagren i sig men veven vill böja sig där. Man kan då lägga en del av motbalansen utanför detta lager och på så vis hålla veven mer rak.

I top fuel så ger man sjutton i hm dampers och det mesta i balanseringsväg. Vevaxlarna håller ändå. Och skakar gör det också ändå. Det är dessutom ett vridmoment på säg 6000 Nm. Det är t.o.m så att kammen slipas med olika tider från ände till ände eftersom veven vrider sig ett antal grader över sin längd vid full last. Det får mig att dra slutsattsen att balans eller förbränningskrafter inte är något problem för veven, i direkt mening. I en motor som går på konstant högt varvtal kan jag däremot tänka mig utmattning över tiden.

Får de vad Edlund tycker om detta.
Göran Malmberg

Tack för bra svar, nu skall det bli skönt att sova gott igen

Göran Malmberg skrev:

Ska se om jag vågar tillåta mig att bre ut mig lite om V8:tor. Jag har själv åkt med mängder av olika kombinationer stakar o kolvar. Den sista bobvikten var 2530g och den jag hade innan med andra stakar var 2451g, en skillnad på 79g, utan någon ändring av balanseringen. Det märktes inte alls på gången. Ja, det var ju balansering så tillvida att alla kolvar o stakar var viktjusterade. Bobvikten är 2*storänden+1*lilländen med kolv per vevsläng. Anledningen till att jag struntar i balanseringar är att jag vill se vad som händer och vilka dimesioner det får. De gånger jag råkat ut för obalans, altså att det skakar, så har jag helt enkel bultat på brickor på svänghjulet utifrån ett inspektionshål i svänghjulskåpan. Det har fungerat perfekt. Antagligen har i.f.s obalansen även suttit just i svänghjulet med kopplingsmontering och inte varit härrörig från bobvikter. Många V-åttor har extern balansvikt på svänghjul och damper. Eftersom obalansen i veven får sin stötsta effekt i vevens ändar så blir krafterna störst i de yttre ramlagren. Inget större problem för lagren i sig men veven vill böja sig där. Man kan då lägga en del av motbalansen utanför detta lager och på så vis hålla veven mer rak. I top fuel så ger man sjutton i hm dampers och det mesta i balanseringsväg. Vevaxlarna håller ändå. Och skakar gör det också ändå. Det är dessutom ett vridmoment på säg 6000 Nm. Det är t.o.m så att kammen slipas med olika tider från ände till ände eftersom veven vrider sig ett antal grader över sin längd vid full last. Det får mig att dra slutsattsen att balans eller förbränningskrafter inte är något problem för veven, i direkt mening. I en motor som går på konstant högt varvtal kan jag däremot tänka mig utmattning över tiden. Får de vad Edlund tycker om detta. Göran Malmberg

om man tar en vevaxel från en Top Fuel motorn så är det ju direkt ingen liten lätt pjäs utan en ganska kraftig billet-vev. Hållbarheten är också ganska begränsad. Nu orkar jag inte leta upp artikeln där det nämndes hur länge de håller men jag vill minnas att det rörde sig om ca 20-30 körningar, det rör sig alltså om körning med full last bara några få minuter innan vevaxeln är färdig för skroten.
Detta är inte heller något som bara drabbar extremt trimmade motorer, däremot så är det väldigt specifik från fall till fall. Motorcykelmotorer går i regel med höga varvtal och trots detta så har de sällan någon form av torsionsdämpare. En Nissan 200 är inte alls så extrem som en motorcykelmotor, dock fann Nissans ingenjörer att efter ca 200 timmar ganska normal körning så var vevaxlarna slut; här var det alltså läge för en dämpare.

Det finns både och, alltså billet eller smidd axel. Jag har själv en smidd fuelaxel. Den väger 37 kilo.
Momentet fuelaxeln utsätts för är extremt , och vad jag menar är att sänker jag mitt moment till 1/6 del=1000 Nm, så finns inga problem överhuvud taget, momentmässigt. Jag misstänker att problemen kommer ganska fort när man närmar sig gränsen för materialet och går man ner så förlängs livet oerhört, gaska fort det med.

Jag ska höra med lite folk jag känner, hur länge dom åkt som längst med olika vevar. Men stakarna räknar man med en per repa i snitt.

Göran Malmberg

Göran Malmberg skrev:

Det finns både och, alltså billet eller smidd axel. Jag har själv en smidd fuelaxel. Den väger 37 kilo. Momentet fuelaxeln utsätts för är extremt , och vad jag menar är att sänker jag mitt moment till 1/6 del=1000 Nm, så finns inga problem överhuvud taget, momentmässigt. Jag misstänker att problemen kommer ganska fort när man närmar sig gränsen för materialet och går man ner så förlängs livet oerhört, gaska fort det med. Jag ska höra med lite folk jag känner, hur länge dom åkt som längst med olika vevar. Men stakarna räknar man med en per repa i snitt. Göran Malmberg

Även om motorn tillsynes verkar ge 1000 Nm så är ju inte detta riktigt hela sanningen. Under förbränningen är cylindertrycket såpass högt att momentet hos vevaxeln blir mycket högre än 1000 Nm medans under exempelvis kompressionen så har vi istället ett negativt vridmoment. Detta får vevaxeln att vrida sig fram och åter i takt med kraftpulserna. Om frekvensen med detta sker skulle överensstämma med vevaxelns självsvängningsfrakvens, eller en av dess "harmonics" så kommer detta att resultera i att svängningarnas amplitud ökar. Hos en vevaxel finns också en svängning varje varvtal som motsvarar vevaxelns obalans (dvs att dess masscentrum inte ligger i vevaxelns centrum). Hamnar denna svängning på ett sådant varvtal att amplituden ökar kan man också köra sönder ev vevaxel mycket snabbt.

12 körningar är förövrigt en vevaxels ungefärliga livslängd i Top Fuel enligt amerikanska teamet "U.S. Army".

Johan Edlund skrev:

Vill man inte modellera upp allt i datorn och låta något program hantera räknandet så kan man förenkla det hela något och räkna för hand. I regel kan man utgå ifrån att 2/3 av vevstakens massa är roterande massa. Massa*radie ska sedan överensstämma för båda sidor av veven för varje cylinder.

Tar man inte med en andel av kolv+vevstakens lillände också? I varje fall på tvåtaktare gör man det för att delvis motverka den vertikala kraften på veven som skapas av kolvens acceleration. Man omvandlar alltså en del av den vertikala kraften till en kraft i sidledd i stället.

Tomas L skrev:

Johan Edlund skrev: Vill man inte modellera upp allt i datorn och låta något program hantera räknandet så kan man förenkla det hela något och räkna för hand. I regel kan man utgå ifrån att 2/3 av vevstakens massa är roterande massa. Massa*radie ska sedan överensstämma för båda sidor av veven för varje cylinder. Tar man inte med en andel av kolv+vevstakens lillände också? I varje fall på tvåtaktare gör man det för att delvis motverka den vertikala kraften på veven som skapas av kolvens acceleration. Man omvandlar alltså en del av den vertikala kraften till en kraft i sidledd i stället.

Nej. Kolvar och den övre delen av vevstaken är inte roterande massa. Hos exempelvis en rak fyra så balanseras den fram och återgående massan hos kolvpar 1 och 4 ut av kolvparet 2 och 3. Tvåtaktare är inget undantag. Encylindriga motorer är dock en annan sak.

[quote="Johan Edlund"]

Tomas L skrev:

Nej. Kolvar och den övre delen av vevstaken är inte roterande massa. Hos exempelvis en rak fyra så balanseras den fram och återgående massan hos kolvpar 1 och 4 ut av kolvparet 2 och 3. Tvåtaktare är inget undantag. Encylindriga motorer är dock en annan sak.

Hoppas jag inte upprepar mig för mycket, på åttan tar man med en lillända och kolv per vevsläng, fast det sitter 2 stakar o kolvar där.
Göran Malmberg

Johan Edlund skrev:

Tomas L skrev: Johan Edlund skrev: Vill man inte modellera upp allt i datorn och låta något program hantera räknandet så kan man förenkla det hela något och räkna för hand. I regel kan man utgå ifrån att 2/3 av vevstakens massa är roterande massa. Massa*radie ska sedan överensstämma för båda sidor av veven för varje cylinder. Tar man inte med en andel av kolv+vevstakens lillände också? I varje fall på tvåtaktare gör man det för att delvis motverka den vertikala kraften på veven som skapas av kolvens acceleration. Man omvandlar alltså en del av den vertikala kraften till en kraft i sidledd i stället. Nej. Kolvar och den övre delen av vevstaken är inte roterande massa. Hos exempelvis en rak fyra så balanseras den fram och återgående massan hos kolvpar 1 och 4 ut av kolvparet 2 och 3. Tvåtaktare är inget undantag. Encylindriga motorer är dock en annan sak.

Nej det är inte roterande massa och visst tas den kraften ut av en annan kolv på en fyrcylindrig motor. Men det är ju fallet även med den roterande massan, anledningen till motvikterna är ju att veven inte ska behöva föra över kraft mellan cylindrarna och därmed utsättas för böjning.
Inte bara encylindriga, även tvåcylindriga motorer vinner på detta rent vibrationsmässigt. Många tvåtaktare är ju tvåcylindriga.
Sedan vill jag nog påstå att även fyrcylindriga motorer utan balansaxel vinner i hållbarhet. Ur utmattningssynpunkt blir det bättre för veven att ha halva kraften men dubbelt så ofta.

Göran Malmberg skrev:

Hoppas jag inte upprepar mig för mycket, på åttan tar man med en lillända och kolv per vevsläng, fast det sitter 2 stakar o kolvar där. Göran Malmberg

Ja, V8:or med 90° vev är ju i samma sits som en tvåcylindrig motor. I dem handlar det inte bara om att reducera interna krafter i veven utan motorvibrationer.

Tomas L skrev:

1 Sedan vill jag nog påstå att även fyrcylindriga motorer utan balansaxel vinner i hållbarhet. 2 Ur utmattningssynpunkt blir det bättre för veven att ha halva kraften men dubbelt så ofta.

1
Jag lurade på balansaxlar. Minskar dom böjkrafterna i veven?
2
Jag förstod inte din förklaring riktigt här. Hur blev det halva kraften?
MVH
Göran Malmberg

Göran Malmberg skrev:

1 Jag lurade på balansaxlar. Minskar dom böjkrafterna i veven?

Nej, de tar bara hand om symptomen inte orsaken.
I en fyrcylindrig motor tror man ju att rörelsen hos kolv 1&4 motverkas av kolv 2&3 som ju rör sig motsatt hela tiden. Det är dock inte riktigt sant eftersom vevstaksgeometrin gör att kolven som startar i nedre dödpunkt och är på väg uppåt accelerera lite långsammare än den som startar i övre dödpunkt och är på väg nedåt. Denna skillnad skapar vibrationer i en fyrcylindrig motor och det är dessa vibrationer som balansaxlarna tar hand om.

Göran Malmberg skrev:

2 Jag förstod inte din förklaring riktigt här. Hur blev det halva kraften?

om veven är balanserad med endast vikten från vevstakens storände så kommer ju hela kraften av kolvens acceleration att måste tas upp va vevaxeln, dels via lager, dels via böjning av veven. Varje gång kolven accellereras uppåt så får vi ju motsvarande kraft nedåt i veven och vice versa när kolven accelereras nedåt. Om man lägger på extra vikt på motvikterna så får man ju en obalans i veven, dvs en kraft som roterar med veven. Denna kraft finns ju hela tiden, den byter bara riktning. När kolven vänder i TDC och då drar uppåt i veven så kommer den roterande kraften samtidigt att ha riktningen nedåt (motvikten ska ju samtidigt vända uppåt). Alltså kommer "obalansen" i veven att radera ut en del av kraften från kolven (hälften i det fall man tar halva vikten av en kolv och vevstakens lillände för en cylinder). Dock får man ju kvar den del av vevaxelns obalans som verkar i sidledd.
Man kan alltså se det som att man omvandlar en del av den upp och nedgående kraften på veven till en kraft i sidledd. Om man inte tar med någon del av kolv och lillände vid balanseringen så får man en kraft på 100% verkande upp och ned på veven och ingen kraft i sidledd (nu bortser vi från sidkrafterna på kolv och vevaxel beroende på vevstaksgeometrin). Om man lägger på 50% av kolv och lillände vid balanseringen så får man en reduktion av den upp och nedåtverkande kraften till 50%, i gengälld får man istället en kraft på 50% som verkar i sidledd. Om man skulle gå så långt att man lade på hela kolvens och vevstakens vikt så skulle man inte få någon vertikal kraft på veven men istället skulle man få 100% kraft i sidledd i stället.

I en rak fyrcylindrig motor handlar detta bara om interna krafter i veven, ur utmattningssynpunkt borde det vara bättre att ha två små krafter än en stor. I en V8 eller en eller tvåcylindrig motor så handlar detta även om krafter som ger motorvibrationer.

Tomas L.
1
Precis det jag var ute efter, vart bara lite konfuderad ett tag.
2
Superb förklaring.

Med tanke på mina egna balanseringsmetoder att skruva dit en vikt på svänghjulet så rör det mest att jag vill se tydligt i backspegeln i 110 km/ tim. Jag har lite svårt att säga varken det ena heller det andra om storleksordningen på effekterna av olika sorters obalans, sådana som skakar bilen eller bara interna krafter i veven. Har dock aldrig råkat ut för några ras, så vad säger man?
När jag säger att jag åker med aluminiumstakar så häpnar somliga därför att dom kommer att mattas ut och gå av. Tja, vad är storleksordningen på detta? Det har dock aldrig hänt mig under 20 år att dom gått av.

Göran Malmberg