Virabrequins para Vespa e Lambretta
Virabrequins: Geral
Mais potência através de mais torque e/ou mais velocidade? A potência é igual ao torque vezes a velocidade a que este torque é entregue. Então, como é que os motores de corrida atingem uma potência tão elevada? Isto só é possível aumentando o torque ou a velocidade a que o torque é aplicado.
P=Md * (r)
P = Potência (kW)
Md = Torque (Nm)
(r) = Velocidade (rad/s)
Se quiser recalcular esta fórmula usando a sua scooter, ainda tem de trazer as unidades de medida para um denominador comum. A fórmula é válida se a velocidade for dada na dimensão não convencional rad/s. Tem de se saber que um minuto é um minuto. É preciso saber que um minuto é 60 segundos e uma revolução é 6,28 rad. Se assumirmos o torque máximo de 15 Nm a 6000 rpm, a potência aqui é:
P = 15 Nm * 6000 rpm * 1 min/60 s * 6.28 = 9420 Nm/s
1 Nm/s = 1 Watt é, 1000 Watt = 1 Kilowatt, pelo que o motor Vespa aqui descrito tem uma potência de 9,4 kW *1,36 = 12,8 HP a 6000 rpm.
O torque resulta mais ou menos do deslocamento. Existem limites superiores fixos para o torque, porque na melhor das hipóteses o volume completo do cilindro pode ser enchido com mistura de ar fresco e queimado por curso do pistão (turboalimentação, gás do riso ou similar à parte). Tudo o que podemos fazer é garantir que todos os componentes estão bem combinados para encher o cilindro tanto quanto possível e que o deslocamento é tão grande quanto possível. E isso só pode ser feito com mais golpe e mais entediamento. Mais curso vem de veios de longo curso, mais furo de cilindros de afinação. A velocidade do binário de saída é a outra variável que pode ser utilizada para aumentar a potência. Se isto for duplicado, o poder também é duplicado. Os motores de corrida fazem uma rotação tão alta porque é suposto queimarem mais cargas de cilindro ao mesmo tempo.
É importante tornar a rotação do motor tão alta quanto possível, utilizando pesos mais leves e molas de contrapressão mais duras, porque dificilmente encontrará qualquer potência na gama de rotações de um motor de alta velocidade.
As teias de manivela - o tipo certo
Para um enchimento óptimo do cilindro a velocidades elevadas do motor, a mistura deve fluir através das portas de transbordo o mais rapidamente possível, e isto funciona melhor se a pressão no cárter for tão elevada quanto possível quando as portas de transbordo se abrem. Uma vez que esta pressão é maior quanto menor for a relação do volume do cárter entre as posições superior e inferior do pistão, tenta-se manter o volume morto (volume de ar no cárter) tão pequeno quanto possível. Isto é conseguido, entre outras coisas, por virabrequins com teias de manivela cheias que enchem o cárter tanto quanto possível. No entanto, é possível exagerar no jogo da eliminação do espaço morto, porque existe um nível óptimo de pré-compressão. Se isto for excedido, prevalecem os efeitos negativos e o desempenho do motor é reduzido em vez de aumentado. Para além do eixo de bochecha sólida, há uma série de outros tipos de eixos disponíveis no sector de afinação, cada um dos quais é optimizado para um determinado fim.
Eixos de lábio e sino (ou cogumelo) optimizados em termos de fluxo - como desenvolvimento posterior do eixo sólido da bochecha - são adequados para motores com admissão directa ou de diafragma. A forma das bochechas não obstrui desnecessariamente o fluxo de entrada de gás e cria um volume de invólucro mais utilizável. A pré-compressão é assim ligeiramente reduzida, mais gás fresco pode fluir e um maior grau de enchimento é alcançado. Esta interacção permite uma maior amplitude de velocidade e o aumento da potência alcançável.
Virabrequins e válvulas rotativas
Os condutores de válvulas rotativas, por outro lado, gostam de utilizar veios labiais de corrida ou veios de curso longo. Para além de um tempo de admissão significativamente mais longo, o que tem um efeito positivo no grau de enchimento, os eixos de corrida também têm teias de manivelas racionalizadas e polidas que reduzem a turbulência e as bancas. Os mais recentes eixos labiais de corrida para motores de palhetas rotativas também têm as mesmas vantagens que os eixos labiais de diafragma.
Os eixos de alta qualidade caracterizam-se por um equilíbrio fino (ver abaixo "Equilíbrio total") e alta concentricidade - ou seja, sem "bater" numa direcção - (= eixo direccional). Isto torna-os particularmente suaves de funcionamento.
As bochechas ou bielas polidas oferecem menos resistência ao fluxo.
Para motores de estrutura pequena de topo de gama, são oferecidas cambotas com um diâmetro de 87 mm (em vez dos 82 mm originais). Estes oferecem mais segurança contra torções, uma vez que há mais material sobre o pino e, portanto, a dimensão da prensa pode ser seleccionada mais alto. No entanto, o cárter deve ser girado até 88 mm.
Equilíbrio total
Quando usamos o termo "equilibrado", significa "equilibrado às 12 horas" ou "estaticamente equilibrado". O olho da biela balança às 12 horas (em cima) quando o eixo está livre e horizontalmente suspenso. Todas as massas em rotação são 100 % equilibradas por meio de furos de equilíbrio. Pistões, anéis, pinos, etc. são as massas translacionais "recíprocas". Infelizmente, o sistema inteiro nunca pode ser 100% equilibrado, razão pela qual não existem motores de 1 cilindro sem vibrações. Isto tem a ver com a aceleração e desaceleração nos centros mortos e com a excentricidade das massas no meio.
O equilíbrio dinâmico significaria que todo o sistema, incluindo pistões e veios, seria equilibrado. Infelizmente, o esforço não é viável na prática. Na realidade, tenta-se equilibrar bem o pistão e o eixo, descrito pelo "factor de equilíbrio". Descreve a relação de peso das massas rotativas para as massas oscilantes (translatórias). A experiência mostra que um valor de cerca de 40 % dá bons resultados.
O suporte de equilíbrio NIK é uma boa ferramenta para verificar e ajustar o equilíbrio. Suporte de equilíbrio NIK.
O golpe
Um curso mais longo é conseguido através do posicionamento do pino da manivela mais longe do eixo de rotação da cambota. Este efeito também pode ser conseguido com um pino excêntrico, por exemplo. Mais 1 mm de distância do eixo significa mais 2 mm de curso. O pistão move-se então 1 mm para além do centro morto superior e 1 mm abaixo do centro morto inferior. Para evitar que o pistão colida com a cabeça, deve ser montado um pé ou uma junta de cabeça com 1 mm de espessura. Além disso, a saia do pistão deve ser ligeiramente encurtada no fundo de modo a não colidir com a caixa no centro morto inferior. O calendário será alterado em qualquer caso.
Compensação por selo de pé: os tempos de exaustão tornam-se mais longos, os tempos de transbordo tornam-se significativamente mais longos. Se o escape for também ligeiramente aumentado por moagem, o motor é optimizado para velocidades mais elevadas.
Compensação por junta de cabeça: Os tempos de escape e de transbordo são apenas ligeiramente mais longos - em que o tempo de transbordo muda mais do que o tempo de escape (= sem pré-descarga). Optimização para mais binário a velocidades médias do motor.
Virabrequins: Mais furo ou mais golpe?
O curso longo é o mais caro mas, em termos de aumento de potência, também o melhor método para expandir o deslocamento, porque 5% mais deslocamento (realizável por 5% mais curso) significa 5% mais de milímetros quadrados de área de janela se o tempo fosse deixado inalterado. Assim, o deslocamento e a área da janela aumentam na mesma proporção. Em contraste, com mais 5% de deslocamento alterando o furo (realizável com mais 2,46% de furo porque o furo é quadrado no cálculo do deslocamento) apenas se consegue mais 2,46% de área de janela. Esta é também a razão pela qual os Grand Prix de alto desempenho a dois tempos são, na sua maioria, quadriatubos (rácio de stroke-bore aproximadamente o mesmo).
Nós pilotos de scooter, contudo, temos de afinar com base em motores standard e não podemos escolher livremente o deslocamento e a relação de curso-furo. A troca de cilindros é fácil e barata, razão pela qual este é o método mais comum. Mesmo que, infelizmente, isto apenas resulte num motor a curto curso.
No entanto, um esgotamento muito longo e um tempo de transbordo, e portanto uma potência elevada, só podem ser alcançados através do aumento do curso do pistão. No entanto, a união roscada em torno do cárter estabelece limites estreitos para o possível curso adicional e a caixa deve ser maquinada, ou seja, fiada para fora, de modo a proporcionar espaço suficiente no diâmetro para um eixo de curso longo. Uma vez que a velocidade crítica do pistão de 20 m/s pode ser atingida com eixos excêntricos de curso longo, os ajustes do carburador e da ignição também devem ser ajustados com extrema precisão. No entanto, se se der ao trabalho e também ajustar o timing do cilindro de forma óptima, será recompensado com um motor muito potente e as potências superiores a 40 hp/40 Nm são bastante possíveis.
De que precisa um virabrequim de baixa vibração?
A cambota está significativamente envolvida no grau de vibração de um motor. As fortes vibrações não só têm um efeito negativo no conforto de condução, como também influenciam a durabilidade dos componentes individuais de uma scooter e, por último mas não menos importante, o desempenho de um motor.
Vários factores são importantes para o funcionamento de baixa vibração da cambota:
Alinhamento da cambota: Uma cambota deve funcionar sempre completamente direita entre os rolamentos. As duas teias de manivela estão ligadas uma à outra através da manivela. Se a cambota estiver torcida nesta ligação, ocorrerão vibrações.
Veios de manivelas de particular qualidade, tais como eixos de desempenho SIP, são alinhados à mão de forma muito precisa.
Posição de equilíbrio: Uma cambota deve ter um contrapeso para as massas oscilantes (pistões, etc.). Isto significa que uma cambota não montada, apoiada nas suas superfícies de apoio, irá oscilar em torno deste contrapeso. O ponto mais pesado dos pontos de virabrequim para baixo. Para que este centro de gravidade seja um contrapeso útil ao movimento do pistão, a manivela deve estar às 12 horas ou (se a cambota estiver a rodar no sentido dos ponteiros do relógio) à 1 hora.
Muitas cambotas de corrida para Vespa costumavam ser maquinadas de forma aproximada para proporcionar mais espaço para o gás fresco na área de admissão. Isto levou frequentemente a um enviesamento do contrapeso. Um bom eixo moderno compensa esta inclinação pela forma dos pesos de maquinação ou de equilíbrio.
Factor de equilíbrio: O contrapeso que a cambota coloca contra o pistão deve corresponder ao peso do pistão. O factor ideal deste peso é chamado factor de equilíbrio em percentagem. Qual é o factor de equilíbrio ideal para um motor depende novamente de muitos outros factores. Por exemplo, a posição do cilindro.
O problema é: não há um factor de equilíbrio absolutamente correcto. Cada fabricante tem a sua própria filosofia. Além disso, cada fabricante utiliza um peso de pistão diferente para determinar o factor de equilíbrio. Normalmente o dos seus próprios produtos para os quais a cambota foi concebida.
O que significa "finamente equilibrado"?
Finamente equilibradonão é, na realidade, um termo técnico claro. É antes uma expressão coloquial para uma cambota particularmente bem equilibrada. No entanto, decidimos utilizar este termo como informação sobre uma cambota.
Utilizamos o termo "finamente equilibrado" para descrever os virabrequins que preenchem os três pontos acima referidos:
Estão particularmente alinhados com precisão.
Equilibram às 12 ou à 1 hora.
O fabricante implementou um certo factor de equilíbrio na concepção.
Infelizmente, isto não é garantia de que o equilíbrio do respectivo eixo se ajuste perfeitamente ao motor pretendido. Mas é uma característica clara de qualidade, que aumenta grandemente a probabilidade de um motor a funcionar suavemente.
A biela
Uma biela mais longa não altera o curso, mas o cilindro deve ainda assim ser levantado em conformidade. A biela mais longa tem a vantagem de ser menos inclinada a meio curso e o pistão exerce assim menos força lateral na parede do cilindro, resultando em menos fricção. No entanto, esta vantagem vem ao preço de um volume de cárter drasticamente mais elevado: Aumenta pelo valor da área delimitada pelo bordo interior do selo do pé, vezes a sua altura.
O tempo também muda com uma longa biela. No entanto, apenas ligeiramente, porque a curva de elevação do pistão muda um pouco.
Uma vez que as teias de manivela são mantidas juntas pelo pino da biela, é desejável ter uma dimensão de compressão tão elevada quanto possível para evitar que as duas teias se torçam. O pino da biela, sobre o qual assenta a biela e o rolamento, é pressionado nas duas bochechas do eixo com alta pressão. Se os orifícios nas bochechas forem demasiado grandes ou o diâmetro do pino demasiado pequeno, a ligação de encaixe da prensa não pode acumular resistência suficiente e cede. Isto pode levar a graves danos no motor. Por esta razão, os diários de bielas dos motores mais potentes são frequentemente soldados às bochechas para evitar torções desde o início.
É feita uma distinção entre bielas padrão e bielas de lâmina polida, que são optimizadas em termos de fluxo.
O comprimento da biela é sempre medido do centro do olho ao centro do olho. Para motores de estrutura pequena de gama alta, existem, por exemplo, eixos especiais da POLINI com um comprimento de biela de 102 mm em vez de 97 mm.
Nos modelos Vespa mais antigos, as buchas de latão eram utilizadas como rolamentos de biela para minimizar o atrito. Devido ao elevado teor de óleo na mistura e às velocidades muito baixas do motor, era possível andar de forma fiável no passado. No entanto, à medida que os motores modernos atingem velocidades mais elevadas e se adiciona menos óleo, os rolamentos de agulha são hoje em dia normalmente utilizados na parte superior e inferior da biela. Estes podem suportar velocidades mais elevadas e, no caso de veios de corrida, são também fornecidos com mistura através de furos de lubrificação adicionais ou ranhuras. Isto protege de forma fiável contra um rolamento "seco", ficando demasiado quente e agarrando-se ao pino do pistão ou ao pino da biela. Em rolamentos de prata de alta qualidade, a gaiola de rolamento é prateada, o que leva a menos atrito e desgaste e, portanto, a uma vida útil mais longa.
Estrutura pequena: Cone, rolamento e assento de vedação do eixo
Os virabrequins de pequenas estruturas estão disponíveis em três versões diferentes:
Os modelos mais antigos de estrutura pequena (V50/PV/ET3) estão equipados de série com uma cambota com um cone "pontiagudo" (junta de óleo Ø 19 mm, assento do rolamento Ø 20 mm) sobre o qual se assenta a roda do ventilador. No entanto, isto não é particularmente difícil de usar e pode, por isso, ser tosquiado mesmo com uma ligeira afinação.
Em contraste, o cone do modelo sucessor é muito mais estável: a cambota do PK XL tem um cone embotado com um assento de vedação a óleo de 20 mm (o assento do rolamento Ø permanece o mesmo), o que não só é perfeitamente adequado para todos os fins de afinação, mas também representa a base ideal para uma conversão para a ignição electrónica. Os eixos com 51 mm de curso (originalmente instalados em PK125XL/ETS) têm o desenho mais estável com um assento de vedação a óleo reforçado (24 mm) e um assento de rolamento de 25 mm. Perfeito para projectos de afinação ambiciosos. Contudo, só podem ser instalados em caixas V50 e PK50 originais em conjunto com um rolamento de conversão e um selo de óleo.
Em resumo, existem três tamanhos de assentos de vedação a óleo e dois tamanhos de assentos de rolamentos em Vespas de estrutura pequena.
Virabrequins e Lambretta
Os eixos padrão das séries 1-3 LIS/SX/TV DL/GP têm um curso de 58 mm cada e uma 107 biela. Apenas a TV175 vem com uma biela de 116 mm como padrão.
É possível instalar uma cambota com uma biela de 110 mm em vez da biela de 107 mm. Isto deverá resultar num funcionamento mais suave do motor. Neste caso, a biela mais longa deve ser compensada com um selo de pé de 3 mm. No entanto, a diferença entre 107 e 110 mm é muito pequena. É melhor converter para um virabrequim com uma biela de 116 mm. A biela mais longa pode ser idealmente compensada por um pistão com uma altura de compressão mais baixa. Para a maioria dos cilindros Lambretta, estão disponíveis pistões com uma altura de compressão de 30 mm em vez dos 39 mm originais. Desta forma, é perceptível uma melhoria real em termos de suavidade.
No sector da afinação, pode ser feita uma distinção entre veios de corrida e veios de corrida de longo curso. Uma vez que os motores Lambretta têm uma admissão directa no cilindro, a forma da cambota não é influenciada pelos requisitos de uma admissão no cárter. Os eixos de corrida caracterizam-se por materiais particularmente resilientes, rolamentos de alta qualidade, bielas especiais, equilíbrio ou peso especial. Os eixos de curso longo estão disponíveis numa vasta gama de variações. Os cursos de 60 mm são de longe os mais populares, uma vez que os veios de 60 mm podem normalmente ser instalados sem modificações na caixa. Eixos de curso longo com mais de 60 mm de curso requerem um cárter com um diâmetro maior.
Em contraste com a Vespa, o cone Lambretta só está disponível em duas versões que são permutáveis. O cone grande com 25 mm (medido directamente após o selo de óleo) estava originalmente apenas no motor do DL/GP. O pequeno cone de todos os outros modelos afunila a 21 mm directamente após o assento do selo de óleo. Sob carga máxima ou a altas velocidades, contudo, forças enormes actuam sobre todo o cone, que a ponta estreita do cone de 21 mm nem sempre consegue suportar de forma fiável. Basicamente, o mesmo se aplica aqui: Quanto mais espesso for o cone, mais estável e mais adequado para a afinação. Dependendo do cone, as rodas de ventoinha correspondentes são obviamente necessárias.
