V8 Solenoid Motor

Jammer, dat het niet gelukt is met de geprinte krukas.
Ik vond het mooi hoe deze in elkaar zat met de lagers tussen de wangen.
Dit zonder een doorgaande hoofdas waarop de krukwangen gemonteerd worden.
Het grootste probleem met krukwangen is het fixeren op de hoofdas, klemmen alleen op het gladde metaal is niet genoeg.
Ik ben benieuwd hoe je dit oplost en ook hoe je de lagers tussen de wangen krijgt.
Succes, Henk.
 
De nieuwe krukas wordt op een zelfde wijze gebouwd, maar nu alleen met de assen en kruktappen niet gelijk mee geprint. Deze worden nu uit messing. Deze wil ik er inpersen samen met wat epoxy lijm, daarmee moet ze vast komen te zitten. De solenoids kunnen sowieso maar beperkt kracht leveren, dat heeft de oude krukas die dus wat zwaarder draaide wel bewezen. Ik denk dat met de epoxy er tussen voldoende zal zijn. Ik ben meer bang voor het uitlijnen, dat is nu lastiger. Daar heb ik hulpstukjes voor gemaakt die even tijdelijke op de krukwang geklemd kunnen worden en waarmee dan de uitlijning of juist verdraaiing gemeten kan worden.

Inmiddels heb ik de 2e slave arduino in het panel ingebouwd, is nu wat voller daar binnen. Ook de connectoren naar de hoofdprint / arduino zitten er nu aan.



De USB aansluiting steekt door de wand heen, dan kan de sketch ge-update worden zonder zaken te moeten demonteren. Voor de zekerheid heb ik ook meteen een schakelaartje ingebouwd zodat er nog iets geschakeld kan worden mocht dat nodig blijken. Op de master Arduino had ik geen pin meer over, nu op de slave nog wel. (bovenste foto, links naast de gaspedaal tunnel.)

 
Laatst bewerkt:
Ik heb misschien een vreemde vraag.
Normaal is het, dat je een krukas maakt uit één geheel, of anders in elkaar perst/last/soldeert tot een stijf geheel.
In jouw geval leveren de solenoids een beperkt vermogen.
De krukas is opgebouwd uit individuele delen met lager en de krukpen zit in de volgende wang.
Indien je een diepgroef kogellager gebruikt bij jouw afmetingen is de maximale scheefstelling, de mogelijkheid van kantelen, enkele seconden hoekverdraaiing.
Nu mijn vraag: Veronderstel, dat je de kruk niet in elkaar perst, maar de krukpen b.v. +0,01mm speling geeft in de boring van de volgende krukwang?
Ieder krukdeel draait nu ondersteund door zijn lager en drijft dankzij de speling, het volgende krukasdeel los aan.
Daar deze op zijn beurt weer gelagerd is en niet kan kantelen, door de beperkte hoekverdraaiing van het lager, drijft deze het volgende krukdeel aan.
In sommige stoommachines wordt dit ook toegepast, het ene krukdeel drijft los het andere aan.
Een mooi voorbeeld is nu te zien in de bijdrage van @SWEK, https://www.modelbouwforum.nl/threads/wisboom-stoomgemaal.275489/#post-4122157
Op de laatste foto de flexibele koppeling tussen de beide krukdelen.
Ook als voorbeeld over het gebruik van een "losse" koppeling tussen de diverse delen, zie mijn stoompomp.
Dit is een kruishoofd machine en de vertikale beweging van de stoomcilinder drijft door de grote sleuf het vliegwiel aan.

SAM_1121 verkleind.jpg


Misschien toch testen met een grotere boring in de krukwangen?
Groet, Henk
 
Hallo Henk,

Dank voor het meedenken, dat is een interessante benadering van het probleem! Ik denk alleen dat dit in een metaal uitvoering haalbaar is, maar in kunststof betwijfel ik het. Ik probeer het nu eerst met de asdelen en kruktappen inpersen / inlijmen, of dat gaat werken. Voor het uitlijnen heb ik al enkele hulpstukjes gemaakt. Mocht dit dan ook niet gaan werken denk ik dan meer in de richting van CNC bewerkte aluminium krukwangen. Daarvoor moet ik dan alleen de hulp van anderen inschakelen, zover rijkt mijn kennis en ook het machinepark niet. Ik ben maar een simpele bootjesbouwer, als ik zie wat er hier allemaal aan prachtige metalen stoommachines gebouwd wordt moet ik oppassen dat ik mijn toetsenbord niet volledig onder kwijl... :rolleyes: :D :worship:
 
Lex Verkuijl zei:
Dank voor het meedenken, dat is een interessante benadering van het probleem! Ik denk alleen dat dit in een metaal uitvoering haalbaar is, maar in kunststof betwijfel ik het.
Klik om te vergroten...

Vroeger jaren 70 had ik een voor mij irritante leiding gevende.
Zijn vragen begonnen altijd met:
- Waarom, vervolgens,
- Heb je het alternatief getest?
- En dan, indien jij opnieuw een veiligheidsspeld moet ontwerpen, dan komen er tig transistor beveiligingscircuits in.

Nu terug naar jouw probleem, de krukas.
In mijn stoommachine is de as uit RVS met stalen geborgde wangen. Voor het vermogen van de stoommachine, zie: https://www.modelbouwforum.nl/threads/dockyard-v-stoommachine.271389/page-10#post-4152051

In jouw geval levert de machine misschien 3W?

Dus waarom een nieuwe krukas, terwijl je niet hebt getest of de oude uit kunststof met de modificaties niet werkt?

Ik maak mijn machines op conventionele verspaningsmachines.

Voor mij, tegenwoordig moet alles CNC gemaakt worden.
Het is het geduld en vakmanschap, dat een mooie machine maakt.

Groet, Henk.
 
Ik maak ook eerst een gemodificeerde met geprinte wangen, kijken hoe dat lukt. De eerste was gewoon niet zuiver genoeg. Met de tweede kan ik strakker werken, ben benieuwd of het zo lukt.

Het kunststof kan het 'vermogen' van de motor ook wel aan, hij liep alleen te zwaar om hem met de solenoids in beweging te krijgen. Met de messing pennen en asjes moet hij wel soepel draaien. Althans dat is het plan... :rolleyes: Beetje trial and error hoort er ook bij!
 
De krukas 2.0 zit in elkaar. Deze keer dus anders geconstrueerd:

- 8 krukwangen geprint met ronde gaten er is, één 5mm voor de 'doorgaande' as en één 4mm voor de kruktappen.
- die gaten zuiver opgeboord
- de krukwangen op een doorgaande 5mm messing buis geschoven, inclusief lagers, en op de juiste plaatsen ten opzichte van elkaar uitgelijnd
- de kruktappen er in gedrukt zodat de assen vanzelf uitlijnen
- de doorgaande as bij alle wangen gefixeerd met dunne CA lijm (in de boring zitten 2 groeven geprint waardoor de dunne lijm naar binnen gezogen wordt)
- bij de kruktappen de doorgaande as er tussenuit gezaagd
- zaagvlakken goed vlak gevijld
- de drijfstangen op de kruktappen geschoven en het geheel in de wangen gemonteerd
- met CA de kruktappen gefixeerd. Hierbij de wangen uitlijnen

Resultaat is dit:



Deze is nu wél mooi recht en strak! Ingebouwd in de motor loopt hij mooi soepel.



Wel blijken de solenoids in ODP bijna geen kracht te kunnen leveren (worden op trek gebruikt). Bruikbare kracht wordt pas geleverd bij ongeveer half naar binnen geschoven 'zuigerpennen'. De volle kracht is er pas bij bijna volledig ingeschoven pen, in BDP dus. De timing van de solenoids heb ik echter zo gedaan dat er bij stationair in ODP bekrachtigt wordt, tot een bepaalde krukasverdraaiing. Dan is er dus een lange bekrachtigingstijd nodig om kracht genoeg te hebben om het zaakje te laten blijven draaien, en loopt de kracht ineens progressief toe bij verder doordraaien.

Ik ga daarom kijken of ik de timing om kan draaien: bij een bepaalde verdraaiing beginnen tot bijna BDP. Dan heb je de meeste kracht voor de verbruikte ampères, daarmee het hoogste rendement, en daardoor minder warmte ontwikkeling. Ook zal de toerenregeling dan beter werken denk ik. Moet ik dan nog wel de Arduino sketch 'andersom' laten denken... ;)
 
Domme vraag, de maximale trekkracht is aan het einde van de slag BDP.
Wat gebeurt er, als je de solenoïde lager zet en de maximale trekkracht geleverd wordt als de kruk onder 90gr. staat?.
Bij een stoommachine zorg je voor een maximale kracht op de krukpen onder 90gr.
De kracht moet geleverd worden op het ogenblik, dat het moment het grootste is.
Nogmaals, dit is als de kruk onder 90gr. staat.
Het is wel een andere tak van sport, maar het principe blijft gelijk, hier helpt geen computer aan.
Het ene is stroom, het andere stoom.
Groet, Henk.
 
Laatst bewerkt:
Domme vragen bestaan niet Henk!

Dan loopt de solenoid vast, en wil hij de resterende 90 graden van de krukas slag de gaffel met drijfstang door de solenoid drukken. Op de onderste foto staat de achterste solenoid van de rechter bank zo goed als in BDP, de voorste bijna ODP. Dat is de volledige slag dan.


Leuk dat de de vergelijking stoom - stroom maakt! Daar heb ik ook al aan zitten denken, beide principes hebben meer gemeen dan je in eerste instantie denkt:

- een stoommachine loopt op stoom, een stroommachine loopt op stroom
- de stoom wordt gegenereerd door de chemische energie van de verbranding onder de ketel, de elektronen worden gegenereerd door de chemische processen in de accu
- de stoommachine gebruikt stoom onder druk, de stroommachine gebruikt elektronen onder spanning
- de stoom wordt geregeld met een schuif, de stroom wordt geregeld met een MOSFET, een elektrische klep
- de schuif wordt aangestuurd door een mechanische excenter als positiebepaling, de MOSFET door een Hall sensor als positiebepaling
- bij beiden houd de pret op als de chemie aan zijn eind is: brandstof op of accu leeg! ;)
Daarom toch maar goed dat ik het bouwverslag hier heb geplaatst! :banana::rofl:
 
Voor mij houdt de tweede zin de oplossing in.
Als je niet dichterbij kan zetten, dan zet je de solenoïde verder en verleng je de binnenstift met de slag van de kruk.
Het gaat erom, dat de maximale trekkracht wordt geleverd als de kruk onder 90gr. staat, maximaal moment.
Groet, Henk.
 
Ik snap je redenering Henk, met die aangrijphoek heb je gelijk. De pen verlengen doet alleen niets af van het feit dat de solenoid in (haar) BDP max kracht levert. Als het dikke deel van de pen boven naar buiten zou komen word de kracht juist weer minder, omdat er dan ook naar beneden aan de de pen getrokken gaat worden. Dan heb je wel de max kracht op 90 graden ja. Maar het is een lastige om de solenoid constructie hierop aan te passen. Ik laat het even zo, eerst eens testen.
 
Nadat de MOSFET schakelblokjes tegen de solenoids aan getaped zijn heb ik die aangesloten.



Daarna was het even kijken en proberen om de 'ontstekingsvolgorde' mooi verdeeld over de 'cilinderbanken' te krijgen. En natuurlijk de eerste run, spannend moment:


Hij doet het! Zelfs de auto-start sequence werkt al. Verder is er nog wat af te regelen, en er komen nog kappen over die MOSFET printjes. Nog even wat te doen dus!
 
Ik heb de sketch nu aangepast. In plaats van bekrachtigen vanaf ODP tot (afhankelijk van gas geven) ergens op de weg naar BDP stoppen (video vorige posting) loopt het nu van (afhankelijk van gas geven) ergens tussen ODP en BDP beginnen en op BDP stoppen. Daarmee zit het lage toerental van stationair dan op het punt van de meeste kracht voor de solenoids. Dat heeft volgende effecten:

- Stationair is stabieler, op een lager toerental en heel precies te regelen. Was voorheen op een redelijk hoog toerental, en slecht regelbaar.
- Solenoids worden minder warm omdat ze veel korter bekrachtigd worden.

Verder heb ik getest met het verschil van een 4-takt cyclus en een 2-takt cyclus. 4-takt is de 'originele' volgorde; één solenoid per arbeidsslag bekrachtigen waarbij die in de daaropvolgende omwenteling niets doet. 2-takt betekent dat elke solenoid ook elke slag meedoet, dan worden er dus 2 solenoids tegelijk bekrachtigd.


Resultaat:

- 2T levert een stabieler stationair, rond 2x hoger toerental, en een mooier rond lopende motor
- 4T heeft een lager stroomverbruik, bij stationair ongeveer 60% van de 2T versie.
- 2T reageert veel levendiger op het gas, logisch, heeft 2x zoveel kracht.

Ik denk dat ik het zo ga doen; stationair op 4T laten lopen. Dan kan hij langere tijd voor zich uit tokkelen zonder snel warm te worden. Zodra het gas echter ingedrukt wordt gaat hij in 2T lopen en wordt daarmee lekker levendig.

Het is een goed plan geweest de display aansturing door een tweede Ardiuno te laten doen. Bij toeren hoger dan ongeveer 1200 RPM raakt de display van slag. Hij wordt nu in dezelfde cyclus aangestuurd als de motor Arduino, en begint vanaf dat toerental slagen te missen omdat hij teveel tijd aan de display's kwijt is. Dat had in één Ardiuno dus nooit goed gegaan! Ik ga eens kijken hoe ik die display's aan kan sturen zodat de aan te geven waardes stabiel blijven.
 
Het project is klaar! Ik heb nog 8 'cilinderkoppen' gedrukt als afdekkapjes voor de MOSFET eindtrappen aan de buitenkant van de solenoids. Daarmee is hij optisch ook af, en na wat laatste dingetjes finetunen aan de beide sketches loopt de motor beter als ik gedacht had, en geven de display's aan wat ik wil.

Wat foto's van het eindresultaat:











En natuurlijk een video, waarin ook meteen alle functies getoond worden:


Het is een heel leuk project geweest. In eerste instantie bedoelt om een Solenoid motor te bouwen, maar uiteindelijk is het hele Arduino aspect complexer geworden als ik had verwacht, en daarmee een heel interessant project op zich geworden. Ben er blij mee zoals de V8 er nu staat en loopt!
 
You must log in or register to reply here.
Back
Top