Blog

Amikor egy motor születik – Creo bábáskodással

Győrben a Széchenyi István Egyetemen, az Audi támogatásával egy a Formula Student versenyre motort tervező csapat, a SZEngine az elmúlt hetekben mutatta be az első versenyre szánt motorjának kész terveit (SZEngine Evo3). A csapat ugyanazt a CAD rendszert, a Creo-t választotta a projekthez, mint amit a Volkswagen csoport, így az Audi is használ motor és erőátviteli rendszereinek fejlesztéséhez.

Magyar potenciál a motor tervezésben

Az egyhengeres, döntött hengerelrendezésű, szívó benzinmotor 4 sebességes váltóval egészül ki. Fő célja, hogy 2015-ben a Formula Student versenyen bizonyítsa, van Magyarországon motortervezési potenciál. A csapatok versenyautóikba kereskedelemi forgalomban kapható motorokat alakítanak át, világszerte nagyon minimális példa van FS versenyen motortervezésre. Győrben, a Belső Égésű Motorok Tanszéken ez megvalósult.

Mit kell tudnia ennek a motornak?

Előzetes elemzéseink alapján egy minél kisebb és könnyebb, lehetőleg (váltóval együtt) 30 kg alatti tömegű, kb. 50-60 LE teljesítményű motor alacsonyan elhelyezkedő és a jármű közepéhez közel található súlyponttal lehet ideális. A csapatok általában 4 hengeres motorkerékpár motorokat alkalmaznak (akár 70 kg tömeggel), ellenben van példa egy hengeres motorokra is. A jó teljesítmény tömeg arány és kedvező beépítési kialakítás lehetősége révén döntöttünk az egy hengeres motor mellett. Munkánk során egy olyan csomag jött létre, ami reményeink szerint kedvező jármű menetdinamikát biztosít, alacsony tömeget képvisel, és akkora teljesítménnyel rendelkezik, amivel jól kihasználható a keréken aszfaltra átvihető nyomaték. A következőkben a tervezés eredményét mutatjuk be, melyek a PTC és az S&T Consulting Hungary támogatása révén Creo 2.0 szoftverrel készültek.

A motor elrendezésénél figyelni kell arra, hogy minél alacsonyabban legyen a tömegközéppont, de a motor nem ütközhet más elemekkel

A motor elrendezésénél figyelni kell arra, hogy minél alacsonyabban legyen a tömegközéppont, de a motor nem ütközhet más elemekkel

A hengerfej öntvénye vásárolt alkatrész, a szelepvezérlés alkatrészei részben általunk átalakított elemek, ugyanakkor egyedi fejlesztésű alkatrészeket is tartalmaznak. Az egyhengeres kivitel hátránya hogy a versenyszabályzatban előírt átmérőjű szűkítőn ingadozó a szívott levegő tömegárama, amit egy egyedileg tervezett és optimált airbox-szal tudunk kompenzálni.
A töltetcsere folyamat speciális üzemi körülményekhez (verseny) igazítása érdekében egyedi vezérműtengely bütyökprofilt terveztünk.

A forgattyús mechanizmus lelke a főtengely. Ez egy teljesen egyedi tervezésű alkatrész, teli sonkás kivitel. A lendkerék tömegét a főtengelybe integráltuk, ezáltal egy alkatrészt tudtunk megspórolni. A főtengely üzemi tartományától távol esik a főtengely 1. sajátfrekvenciája, ami kedvező. Dinamikai vizsgálataink az AVL programcsalád egy szoftverével (Excite), illetve az AVL komoly szakmai tanácsadása révén készült. Az igénybevételek elviselése céljából egy nagyszilárdságú acél alapanyagot választottunk, melyet a kritikus pontokon utókezeléssel tovább erősítünk. Gyári hajtórudat és dugattyút alkalmazunk, de egy kísérleti, speciális anyagból készített hajtórúd fékpadi tesztelése folyamatban van, mely sikeres próbák esetén a következő generációkban megjelenhet.

szengine-Creo-fotengely

A főtengely tömegének optimalizálása, az alkatrészek számának csökkentése szép mérnöki kihívás volt

A főtengely által meghajtott kiegészítő berendezések elrendezése hosszú tervezés után vált a jelenlegivé. A jelenlegi elrendezés lehetővé teszi, hogy a főtengelynek a főcsapágyakon kinyúló végei a lehető legrövidebbek legyenek, így csökkentve a torziós lengéseket.

A váltó és kuplung kereskedelemben kapható, ugyanakkor általunk jelentősen módosított alkatrészek. A sebességek számát változtattuk, illetve váltásbiztonsági okok miatt egyes fokozatok helyét megcseréltük, ami egyedileg gyártott kukactengelyt igényelt.
A váltás különlegessége az elektro-pneumatikus (váltó) és elektro-hidraulikus és pneumatikus (kuplung) aktuálás. Ez a rendszer egyedileg, a Festoval történő konzultációk során lett összeállítva, továbbá a nagyon kompakt motorelrendezés miatt több különleges kialakítású egyedi alkatrészt is terveznünk kellett. A következő motorgeneráció várhatóan már részben egyedi tervezésű váltót kap, mivel így jelentős tömeget tudunk megspórolni.

Az egyedi tervezésű olajpumpa térfogat kiszorításos elven működik, három elszívó és egy nyomó fokozata van. A konstrukció jellege különösen komoly tűrésezést igényel, amivel nagyban befolyásolja az olajpumpa hatásfokát is. Az olajkör érdekessége hogy száraz kartert alkalmaztunk, ahonnan az elszívás egy olajleválasztó penge mögüli kis térből történik, így kerülhető el hogy a főtengely felhabosítsa az olajat. Következő generációkon fejlesztési lehetőségünk az olajpumpa forgattyúházba történő integrációja.

A henger alatti térséget körülölelő forgattyúház teljesen egyedi tervezésű. Elsőként a teljes motorelrendezés járműre történő hatásának vizsgálatát végeztük. Több elrendezésben részlegesen megtervezett forgattyúház konstrukció közül választottuk ki a végső, 20°-os hengerdöntésű verziót. A 4,5 kg tömegű alkatrész anyaga forgácsolt nagy szilárdságú alumíniumötvözet. Ennek szilárdsága a közepes minőségű acélokéval egyenértékű. Elsőként a forgattyúház teherviselő vázrendszerét (ami a merevítő bordázatot adja) terveztük és vizsgáltuk, majd a teljes köpeny modellezése következett. Az erőátvitel berendezéseit karbon borítóelemekkel takartuk le.

Június végén bemutattuk az itt vázolt konstrukciót, jelenleg folynak egyik legnagyobb támogatónkkal, a Dendrit kft.-vel a gyártás körüli egyeztetések, és hamarosan már kezünkben foghatjuk az első, frissen legyártott alkatrészeket. Ezután a következő fázis jön, a tesztidőszak.
Mindeközben talán egy érdekes kérdésként vetődhet fel, hogy mi is az igazi célja a motornak? Ez jogos kérdés, mivel a csapat valódi terméke nem is egy motor, ez tulajdonképpen az eszköz egy cél elérése érdekében. A csapat, és a Széchenyi István Egyetem Belső Égésű Motorok Tanszék fő célja a hazai oktatás színvonalának erősítése, a gyakorlati mérnökképzésbe bevont hallgatók számának növelése, és az ipar ellátása szakképzett, felkészült munkavállalókkal.

További információk:

Nyírő Ferenc Nyírő Ferenc • 1989-ben végzett a BME Közlekedésmérnöki Karán okleveles gépészmérnökként. 3 éves ipari mérnöki gyakorlat után csatlakozott jelenlegi munkahelyéhez. Kulcs szerepet játszott a korszerű 3D-s CAD/CAM technológiák elterjesztésében Magyarországon a Pro/ENGINEER rendszer – a mai nevén Creo – bevezetésével. 2010-ben a vezetésével az S&T Consulting elindította az ország legnagyobb CAD/CAM oktatási programját CreoStart néven.

ITT és MOST VÁRJUK A HOZZÁSZÓLÁST!

Email cím (nem tesszük közzé) A kötelezően kitöltendő mezőket * karakterrel jelöljük