Levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna

Rubrica: Tecniche di fabbricazione – Lavorazioni per asportazione di trucioli

Titolo o argomento: La levigatura

Su diversi testi di meccanica la levigatura è catalogata tra i processi di finitura mediante asportazione di trucioli. In realtà è più corretto affermare che il prodotto ottenuto, più che un truciolo, è una polvere di lavorazione che si presenta sotto forma di smeriglio derivato dall’abrasione delle pietre ceramiche degli utensili e, in minima parte, dall’abrasione della superficie dei cilindri. La levigatura è ottenuta tramite pietre abrasive, mantenute sotto pressione, le cui creste di taglio non hanno una precisa geometria. Tale rettifica viene adottata ad esempio per gli alesaggi dei cilindretti di comando dei freni, per gli alesaggi di ingranaggi e, prevalentemente, per gli alesaggi dei cilindri dei motori. Il movimento rotatorio degli utensili, abbinato al movimento alterno lungo l’asse verticale, produce una rettifica a striature incrociate che garantisce l’aderenza dell’olio sulle pareti del cilindro durante il funzionamento del motore. La levigatura permette di ottenere alesaggi estremamente precisi sia per quanto riguarda le dimensioni, sia per quanto riguarda la forma, che per lo stato delle superfici. Lo speciale liquido utilizzato durante la lavorazione ha una triplice azione: lubrificante, refrigerante e di lavaggio dai trucioli, o meglio, dalle polveri. Le pietre di rettifica sono costituite di corindone fine, di carburo di silicio o di diamante, con un opportuno legante. Le misurazioni finali vengono effettuate tramite un comparatore centesimale da interni al fine di assicurarsi la correttezza del risultato ottenuto. Di seguito vi proponiamo un breve video il quale mostra alcuni istanti di un processo di levigatura dei cilindri di un motore a combustione interna (4 tempi) di un’autovettura. Tale lavorazione risulta essere un importante passaggio nella serie di operazioni di rettifica atte a restaurare/ripristinare un motore per il quale si desidera aumentare la longevità evitando i costi legati alla sostituzione del veicolo.

Il video è stato realizzato a cura di Ancona Rettifiche e ralph-dte.eu che ne detengono il diritto d’autore. Per informazioni legate alla necessità di restaurare/revisionare un motore si prega di contattare l’officina meccanica di precisione “Ancona Rettifiche” al numero 071/7108210; per informazioni di carattere teorico e tecnologico potete utilizzare i contatti presenti su questo sito.

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Per guardare il video della levigatura clicca sull’immagine.
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Motorismo: Dimensionamento del basamento – Lunghezza biella

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Dimensionamento del basamento – Lunghezza biella

Sebbene in un motore da corsa si preferisca avere la lunghezza della biella minore possibile, ci si ritrova comunque a dover giungere ad un compromesso. La lunghezza della biella infatti deve essere tale da permettere al contrappeso dell’albero motore di passare tra il perno di banco e la parte inferiore del pistone quando quest’ultimo si trova al Punto Morto Inferiore.

lunghezza-biella_distanza-pistone_contrappeso-albero_articolo-ralph-dte_b.jpg

Per contenere le spinte sulla parete laterale del cilindro si dovrà limitare l’inclinazione α raggiungibile dalla biella rispetto all’asse verticale.

Ne deriva quindi che per determinare la lunghezza della biella si procederà al seguente calcolo:

Lunghezza biella, il calcolo.

Dove:

  • L= lunghezza biella

  • C= corsa

  • Φspin= diametro spinotto

  • Rc= raggio contrappeso

  • S= distanza tra l’estremo inferiore del pistone e la superficie esterna dello spinotto

  • g= gioco fra pistone e contrappeso

Risulta ovvio però che la parte inferiore del basamento dovrà essere dimensionata in modo tale da poter alloggiare la frizione la quale si trova sullo stesso asse del perno di banco. La distanza W tra l’asse dell’albero motore e la parte inferiore del basamento sarà semplicemente:

Misure basamento motore a combustione interna 4 tempi

Dove φfrizione è il diametro del gruppo frizione che deve essere alloggiato nel basamento.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Motorismo” della pagina “Motori“.

Motorismo: Parametri iniziali del progetto di un motore

Rubrica: Motorismo

Titolo o argomento: Parametri iniziali del progetto di un motore

Si sceglie il tipo di motore da progettare: motore da competizione, motore benzina o motore diesel.

Tanto per fare un esempio immaginate di dover realizzare un nuovo progetto di un motore da corsa, ovviamente alcuni parametri del progetto non spetterà a voi sceglierli essendo presente un regolamento. Pertanto la cilindrata massima (V), il numero massimo di cilindri (Zmax), la presenza o meno della sovralimentazione, saranno parametri fissati.

Premesso questo e considerando il caso di un motore da corsa di formula che dovrà avere una durata di sole 4 ore (un valore infinitamente ridotto rispetto a quello di vetture stradali), ci porremo l’obiettivo di incrementare al meglio le prestazioni rispetto al precedente progetto tentando di minimizzare il peso e l’ingombro ed aumentando la rigidezza torsionale e flessionale. Il progettista dovrà essere abile nel realizzare un motore in grado di superare anche di poco le 4 ore di vita utile del motore al massimo regime di rotazione. Non girando nella realtà il motore sempre al massimo, questo durerà sicuramente anche più delle 4 ore previste.

progettazione-motore_rubrica-motorismo_ralph-dte_2.jpg

Velocità Media del Pistone

E’ il primo valore da fissare:

Velocità media del pistone

Dove “Vm” è la velocità media del pistone, “C” è la corsa del pistone, “n” il numero di giri/min. Con gli attuali combustibili ci si può spingere sino a Velocità medie del Pistone di Ben 26m/s (metri al secondo). Tale valore ovviamente si riferisce a motori particolarmente prestanti quali ad esempio quelli di F1.

Numero di giri del motore

Il consiglio solitamente è quello di tenersi su un valore persino superiore a quello attuale della concorrenza. Anche gli avversari crescono e sviluppano come voi. Potreste trovare sorprese durante la successiva stagione.

Corsa del Pistone

Si ottiene conoscendo la Velocità media del Pistone ed il massimo numero di giri raggiungibile. Vedi la prima formula espressa sopra.

Numero cilindri

Volume singolo cilindro

Numero cilindri

Dove “V” è la cilindrata totale ed “N” è il numero dei cilindri.

Alesaggio

L’alesaggio invece varrà

Calcolo alesaggio motore a combustione interna

I valori che si ottengono dal calcolo dell’alesaggio e dal calcolo della corsa si arrotondano per difetto al decimo di millimetro. Questo perchè con l’usura del motore questi valori possono aumentare dando cilindrate leggermente maggiori. Non si deve mai rischiare di superare le cilindrate imposte da regolamenti o altro.

Maggiori approfondimenti alla sezione “Motorismo” della pagina “Motori“.