Igår var det dags att göra de planerade modifieringarna på svänghjulet. Jag skulle ju inte bara borra ny hålbild för den nya tryckplattan utan även lätta svänghjulet lite.
Det där med lättning av svänghjul råder det nog många åsikter om. Jag har själv ingen erfarenhet av motorbyggeri, men tänkte att jag ur ett rent teoretiskt perspektiv kunde bringa klarhet i några detaljer:
Masströghetsmoment
Masströghetsmoment är vad det handlar om. Ett svänghjuls vikt säger inget om hur stor ”nytta” det gör, om man inte vet hur vikten är fördelad. Två svänghjul med samma vikt och ytterdiameter han ha helt olika masströghetsmoment.
Förklaringen till detta är rörelseenergi. Rörelseenergi definieras som massa multiplicerat med hastighet. Ju tyngre ett föremål är, och ju snabbare det rör sig, desto större rörelseenergi har det.
Den massa på ett svänghjul som befinner sig långt från centrum rör sig snabbare, och innehåller mer rörelseenergi än den som befinner sig nära centrum.
Låt säga att båda svänghjulen ovan väger precis lika mycket. Det högra kommer trots detta att ha ett mycket högre masströghetsmoment än det vänstra, då mer massa ligger längre ut och således rör sig snabbare.
Men vad är nyttan då?
Svaret är faktiskt enkelt: Allt! Utan masströghetsmoment skulle inte en bilmotor ens fungera. Så snart kraften från de expanderande gaserna i cylindern upphört så skulle vevaxeln tvärstanna innan nästa cylinder hann ta vid.
Svänghjulet fungerar som en energibuffert, precis som ett batteri. Det laddas upp med energi varje gång motorn tänder, och laddas sedan långsamt ur medan motorn roterar fram tills nästa cylinder kan tända. Viktigt att tänka på är att detta på intet vis medför att man får ut mer energi ur motorn, utan det tjänar bara till att ”jämna ut” energiflödet.
På gamla lågvarviga motorer, t.ex. tändkulemotorer, hade man enorma svänghjul för att få dem att fungera bra.
Tändkulemotor. Bilden ”lånad” från Tändkulans vänner (www.tandkulan.com)
På moderna motorer som varvar mycket mer så tänder cylindrarna oftare, och mängden energi som behöver lagras mellan varje tändning är mindre. Därför har svänghjulen mindre masströghetsmoment.
Ett stort svänghjul har en nackdel. Masströghetsmomentet medför också att ”uppladdningen” av svänghjulet tar längre tid, eftersom mer rörelseenergi ska in i det. Detta medför att en motorn med stort svänghjul kan upplevas som slöare, därför att den varvar upp långsammare när man trycker gasen i botten.
Därför väljer man ofta att använda svänghjul med lågt (eller väldigt lågt) masströghetsmoment på bilar som används inom motorsport. Antagligen är det allra mest intressant med lågt masströghetsmoment i motorsporter där man accelererar och bromsar mycket. Kan t.ex. tänka mig att man i Nascar inte lättar sina svänghjul lika mycket som i rally.
Ett stort svänghjul ger mer vrid!
Detta bör man inte kunna avfärda som annat än en myt. Eller åtminstone modifiera uttrycket lite.
Låt säga att man gillar snabba och riviga starter, så kan man kanske förutom Hobbex snabbgashandtag ha glädje av ett stort svänghjul. Genom att varva upp motorn för att sedan släppa kopplingen så kan man under en mycket kort stund få ut ett mycket större vridmoment än vad motorn kan ge kontinuerligt. Detta medför också att en bil upplevs att gå jämnare, då det stora svänghjulet ”jämnar ut” den kraft som går från motorn till drivhjulen, men som jag skrev tidigare så får man inte ut mer energi ur motorn.
Om svänghjulet av någon anledning gav mer vridmoment kontinuerligt så skulle det innebära att man helt plötsligt får ut mer effekt på drivhjulen kontinuerligt, och så enkelt är det tyvärr inte att trimma en bil…
Hur blev mitt svänghjul då?
Jodå, det blev bra. Först skrev jag ut modellen i skala 1:1 på ett papper för att ha en chans att identifiera ev. stora misstag. Det såg faktiskt riktigt bra ut!
Sen laddade jag in min Inventormodell i CAM-programmet. Var några år sedan man arbetade heltid med detta så man har kanske blivit lite ringrostig. Helt optimerat kan man ju inte heller säga att det blev, men nu handlar det som tur inte om någon serie på tusentals delar.
Jim såg över det hela, och helt kasst var det nog inte för han behövde inte ändra så hemskt mycket.
Bara att rigga upp skiten i maskinen då…
Älskar varningsskyltar på japanska maskiner!
Efter en stunds körande så började det se rätt lovande ut!
Och ännu lite senare var underverket klart. Monterade styrstiften och kontrollerade att tryckplattan passade – vilket den gjorde med bravur! Lite halvknepigt att mäta in diametern på en hålcirkel med 120 graders delning, men med lite högstadietrigonometri löser det sig!
Endast den bästa skruvlåsningen är bra nog för den här kopplingen;
Med hjälp av en axel som jag tillverkade härom helgen kunde jag balansera svänghjulet i en rigg som normalt används för att balansera stora slipskivor.
Genom att fästa diverse skrot på en sida av svänghjulet till det var i balans och sedan väga skrotet så visste jag hur mycket vikt som skulle tas bort på andra sidan. Räknade lite på det hela…
…och sejfade rejält. Efter borrning och några justeringar så blev det klart bättre balans än vad det var i hjulet innan bearbetning.
Nu väntar jag med spänning på kopplingslamellen. Återkommer…
