Upload
michiel-desmet
View
466
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 1/13
VERSLAG LABO COMPUTERTOEPASSINGEN
3AT
LAB M15
EERSTE TUSSENTIJDE SCHRIFTELIJKE RAPPORTERING
OPGAVE MT75: PROJECT NOKKENAS
Datum: 04-10-2011Datum begin proef: 20-09-2011Naam: De Kesel Francis, Desmet Michiel, Van Dooren Jens, Verschoore NickKlas: 3 ATALabo groep: b7Lector: Dhr. Snauwaert F.
K a t h o – V H T I D o o r n i k s e s t e e n w e g 1 4 5 8 5 0 0 K o r t r i j k
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 2/13
Inhoud
Inhoud ............................................................................................................................1
Doel van de proef:......................................................................................................... 2
Uit te voeren opdrachten ...............................................................................................2
Besluit.......................................................................................................................... 12
1
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 3/13
Project nokkenas
Doel van de proef:
Diverse onderwijsactiviteiten leren toepassen in een auto technisch onderdeel. Deverschillende onderwijsactiviteiten zijn: technologie mechanica, lab meettechniek,mechanica, sterkteleer, aandrijfelementen, lab CAD, wiskunde, bedrijfskunde,schriftelijke- en communicatieve vaardigheden.
Uit te voeren opdrachten
Nokkenas demonteren uit een bestaande motor
We demonteerden een nokkenas uit een motor van een Nissan 200SX.
We hebben hier te maken met een gescheiden inlaat- en uitlaatnokkenas. Beide
nokkenassen worden aangedreven door de krukas met behulp van een
distributieriem. Hiervoor is op de nokkenas inwendige draad getapt waardoor er aan
de nokkenassen een tandwiel kan worden bevestigd.
De kleppen worden bediend door hydraulische klepstoters. Er wordt geen gebruik
gemaakt van tuimelaars.
Wij demonteerden enkel de uitlaatnokkenas.
Opzoeken van de gegevens van de bestaande motor
-1,8 liter motor -4 cilinder in lijn-dubbel bovenliggende nokkenas-hydraulische zelfregelende klepstoters-4 kleppen per cilinder ( 2uitlaat; 2 inlaat)-169pk-max. vermogen van 124kw bij 6400t/min-max koppel van 224Nm bij 4000t/min
2
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 4/13
Overzicht van het kleppensysteem:
Figuur 1: overzicht van het kleppensysteem (kopie werkplaatshandboek Nissan).
Koppel en vermogenkromme:
Figuur 2: koppel en vermogenkromme (kopie brochure Nissan 200SX)
3
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 5/13
Opmeten van de nokkenas
Meetopstelling:
Eerst en we ervoor dat de verdeelkop “zuiver” is zodat we geen verkeerde metingendoen. Met een doek alle onzuiverheden verwijderen.Daarna de nokkenas opspannen. De nokkenas aan de andere zijde ondersteunenmet een V-blok.We plaatsen de meetklok met magnetische voet bij de nokkenas en meten de eerstetwee nokken die het dichtst bij de verdeelkop zitten.De verdeelschijf op nul zetten en de meetklok op nul zetten als de nok in zijn verstepositie staat. Daarna per stap van 3° meten.
Figuur 3: meetopstelling.
4
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 6/13
Samenvattende resultatentabel van de meetresultaten:
Hoekverdraaiing(°)
Hoekverdraaiing (rad) Lifthoogte uitlaatnok 1 Lifthoogte uitlaatnok 2
0 0,0000 0 03 0,0524 0 0
6 0,1047 0 0
9 0,1571 0 0
12 0,2094 0 0
15 0,2618 0 0
18 0,3142 0 0
21 0,3665 0 0
24 0,4189 0 0
27 0,4712 0 0
30 0,5236 0 033 0,5759 0 0
36 0,6283 0 0
39 0,6807 0 0
42 0,7330 0 0
45 0,7854 0 0
48 0,8377 0 0
51 0,8901 0 0
54 0,9425 0 0
57 0,9948 0 0
60 1,0472 0 0
63 1,0995 0 0,01
66 1,1519 0 0,01
69 1,2042 0 0,01
72 1,2566 0 0,02
75 1,3090 0 0,02
78 1,3613 0 0,025
81 1,4137 0 0,03
84 1,4660 0 0,035
87 1,5184 0 0,04
90 1,5708 0 0,04
93 1,6231 0 0,04
96 1,6755 0 0,05
99 1,7278 0 0,05
102 1,7802 0 0,055
105 1,8325 0 0,06
108 1,8849 0 0,06
111 1,9373 0 0,07
114 1,9896 0 0,07
117 2,0420 0,01 0,08120 2,0943 0,06 0,09
5
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 7/13
123 2,1467 0,12 0,13
126 2,1991 0,22 0,19
129 2,2514 0,33 0,26
132 2,3038 0,5 0,39
135 2,3561 0,73 0,55
138 2,4085 0,99 0,74
141 2,4608 1,31 1
144 2,5132 1,69 1,33
147 2,5656 2,13 1,69
150 2,6179 2,68 2,13
153 2,6703 3,28 2,66
156 2,7226 3,95 3,27
159 2,7750 4,75 3,94
162 2,8274 5,6 4,78
165 2,8797 6,57 5,65
168 2,9321 7,48 6,55
171 2,9844 8,22 7,61
174 3,0368 8,59 8,4
177 3,0891 8,61 8,81
180 3,1415 8,44 8,88
183 3,1939 7,9 8,7
186 3,2462 7,19 8,15
189 3,2986 6,45 7,48
192 3,3509 5,7 6,76
195 3,4033 5 6,06198 3,4557 4,35 5,35
201 3,5080 3,8 4,71
204 3,5604 3,27 4,12
207 3,6127 2,79 3,6
210 3,6651 2,38 3,12
213 3,7174 2 2,74
216 3,7698 1,68 2,32
219 3,8222 1,38 1,97
222 3,8745 1,12 1,64
225 3,9269 0,89 1,35228 3,9792 0,7 1,11
231 4,0316 0,54 0,9
234 4,0840 0,42 0,73
237 4,1363 0,34 0,59
240 4,1887 0,28 0,5
243 4,2410 0,24 0,42
246 4,2934 0,19 0,36
249 4,3457 0,14 0,31
252 4,3981 0,1 0,26
255 4,4505 0,06 0,21258 4,5028 0,04 0,17
6
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 8/13
261 4,5552 0,03 0,14
264 4,6075 0,03 0,12
267 4,6599 0,03 0,12
270 4,7123 0,025 0,11
273 4,7646 0,02 0,11
276 4,8170 0,02 0,1
279 4,8693 0,02 0,1
282 4,9217 0,015 0,1
285 4,9740 0,015 0,09
288 5,0264 0,015 0,09
291 5,0788 0,01 0,085
294 5,1311 0,01 0,08
297 5,1835 0,01 0,08
300 5,2358 0 0,07
303 5,2882 0 0,07
306 5,3406 0 0,065
309 5,3929 0 0,06
312 5,4453 0 0,055
315 5,4976 0 0,05
318 5,5500 0 0,045
321 5,6023 0 0,04
324 5,6547 0 0,04
327 5,7071 0 0,03
330 5,7594 0 0,03
333 5,8118 0 0,025336 5,8641 0 0,02
339 5,9165 0 0,02
342 5,9689 0 0,015
345 6,0212 0 0,01
348 6,0736 0 0,01
351 6,1259 0 0,01
354 6,1783 0 0
357 6,2306 0 0
360 6,2830 0 0
Tabel 1: Samenvattende resultatentabel van de meetresultaten.
7
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 9/13
Opstellen van de grafiek lifthoogte h= f(hoekverdraaiing).
-1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
0 50 100 150 200 250 300 350 400
nok hoogte in mm
verdraaiing nokken-as in graden
Nok 1
Nok 2
Grafiek 1: grafiek lifthoogte h= f(hoekverdraaiing).
Omdat de beide nokken uitlaatnokken zijn, zal er slechts een zeer kleinehoekverschuiving zijn.
De verschillen tussen de twee nokken zijn minimaal en waarschijnlijk bedoeld om debeweging van de lucht in de cilinders te beïnvloeden.Door klepoverlapping en door de uitlaatgassen een draaiende beweging mee tegeven, kan de vullingsgraad van de cilinders verbeterd worden.
Andere afmetingen van de nokkenas
Figuur 4: Andere afmetingen van de nokkenas.
8
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 10/13
Bepalen v/h materiaal waaruit de nokkenas vervaardigd is
In het handboek materialenleer konden we verschillende mogelijke materialen
vinden:
- Nitreerstaal
- Nodulair gietijzer
- Nikkelstaal
- Chroom-nikkelstaal
Aangezien het materiaalonderzoek ofwel zeer duur is ofwel beschadiging van de
nokkenas tot gevolg heeft zijn we niet in staat de materiaalsoort te controleren.
Het meest waarschijnlijke is chroom-nikkelstaal. De legeringen met 18 tot 20%
chroom en 8 tot 10% nikkel worden vaak toegepast voor nokkenassen en is prijs-kwaliteit één van de betere materialen omdat het toelaat om grote oplagen met een
goede afwerkingsgraad te produceren.
Het nikkel-gehalte zorgt voor een grote treksterkte, hardheid en taaiheid. Bovendien
bevordert het de kernharding van het materiaal. In samenwerking met het aandeel
chroom dat in de legering zit, wordt het materiaal vrijwel corrosievast en is het beter
bestand tegen oxidatie.
Gegloeid krijgt dit materiaal een hardheid van 130 tot 180 HB en een treksterkte van
Rm 500 tot 700N/mm².De legering behoudt zijn taaiheid tot ongeveer -200°C. De nokkenas zal echter nooit
aan zulke lage temperaturen blootgesteld worden.
Het chroom-nikkelstaal is goed koudververvormbaar en heeft de neiging hierbij te
harden. Om een betere verspaanbaarheid te bekomen wordt er soms voor gekozen
zwavel toe te voegen maar dit breekt dan weer af aan de lasbaarheid.
9
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 11/13
Bepalen van de vergelijking van de nokken
De vergelijkingen van de nokprofielen werd bepaald met behulp van het wiskunde-
pakket Mathcad.
Voor de vergelijking van de eerste nok zie bijlage 1, voor de vergelijking van detweede nok zie bijlage 2.
Belasting op nokkenas bepalen
Vermogen en koppel bepalen aan de kant van de aandrijving
Dit kan door de waarden uit de grafiek af te lezen.
Vb: bij 5000tr/min 120kW en 220Nm
Kracht om de klep te openen
Door de nokkenas op te meten zagen we dat de hoogt van de nok 8,61mm bedroeg.
Aangezien de nokkenas rechtstreeks de kleppen aanstuurt, weten we dat de
klepveer 8,61 mm ingeduwd wordt. Hierdoor kunnen we de kracht berekenen die
nodig is om dit te realiseren.
Veerconstante van de klepveer
Om de veerconstante te berekenen hebben we eerst enkele metingen moeten doen.
De metingen houden in dat een gewicht op de veer plaatsen en voor ieder gewicht
de indrukking van de veer meten.
Wanneer de veer niet belast wordt heeft ze een lengte van 43 mm.
Δs= lengte verandering in mm
F= belasting in NewtonK= veerconstante in N/mm
10
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 12/13
Belasting (Kg) Belasting
(Newton)
Lengte (mm) Lengte
verandering
(mm)
K (N/mm)
0 0 43 0 /
12,4 121,64 36 7 17,38
16,4 160,88 35 8 20.11
23,8 228,57 31 12 19,05
28,8 282,53 28 15 18,83
41,6 408,10 21 22 18,55
65 637,65 10 33 19.32
Tabel 2: Berekeningstabel voor de veerconstante.
Gemiddelde k: 18,87 N/mm indrukking.
VLS nokkenas
R
R
R R
R
R R R
F FF F F F F F
Figuur 5: VLS nokkenas.
11
5/17/2018 Project Nokkenas Versie1 - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/project-nokkenas-versie1 13/13
VLS klep, klepveer
F
R R
F
R
Figuur 6: VLS klep en klepveer.
Besluit
Met de verzamelde bovenstaande gegevens zullen we in staat zijn om een
waarheidsgetrouw 3D-model van deze nokkenas te tekenen alsook verdere
berekeningen en simulaties ontrent de werking ervan kunnen uitvoeren.
12