Kiihdytysauton V8-moottorin kampiakselin vääntömomentin kestävyyden määritys

Abstract

Kandidaatintyön tavoitteena oli saada selville kiihdytysauton V8-moottorin kampiakselin vääntömomentin kestävyys. Mutta koska kampiakselia ei saatu, työ on kirjallisuuskatsaus värähtelyihin, erityisesti vääntövärähtelyihin ja kampiakselin herätteisiin. Lisäksi työssä tehdään mittaussuunnitelma, jota varten paneudutaan lujuusoppiin, joka toimii pohjana mittauksille. Koska kuormitus on väsyttävää, on työssä otettu myös väsyminen huomioon.

Suurimman rasituksen kampiakselille aiheuttavat vääntövärähtelyt. Vääntövärähtelyihin kampiakseli voidaan yksinkertaistaa homogeeniseksi monimassajärjestelmäksi, jonka ominaiskulmataajuuden laskenta on analyyttisesti mahdollista. Kampiakseli resonoi moottorin osuessa ominaiskulmataajuudelle, jolloin kampiakselin vääntövärähtelyistä aiheutuva leikkausjännitys voidaan laskea kokeellisen kaavan avulla, kun tiedetään staattinen jännitys. Staattinen jännitys saadaan moottorin tehollisesta väännöstä. Kampiakselin vääntömomentin kestävyys saadaan staattisesti mittaamalla ja elinikä laskettua S-N-käyrän avulla.

Goal of this bachelor’s thesis was to find torque limit of drag racing car’s V8-engine crankshaft. But due not getting the crankshaft, thesis turned into literature review for vibrations, especially to torsional vibrations and forces that excites the crankshaft. Also, in this thesis measurement plan is made, and because of that also deformation of materials is studied. And because the load is changing, there is also fatigue of material which is noted.

Torsional vibrations create the biggest load on crankshaft. For torsional vibrations crankshaft can be simplified to a homogenic multi mass system, whose natural angular frequency can be calculated. When engine hits crankshaft’s natural angular frequency it starts to resonate. You can calculate the shear stress affecting the crankshaft with experimental equation, when you know the static shear stress. In this case static shear stress is calculated from engines effective torque. How much the crankshaft can handle shear stress can be measured, and its lifetime can be calculated by using S-N-curve.