For dem der skulle have fattet interesse for denne tråd vil jeg lige lave lidt opdatering
På BMW`s M47 og M57 dieselmotorer ser et en havareret spjældaksel således ud:
http://i201.photobucket.com/albums/a...mm-spindle.jpg
Som det ses så knækker akslen på det svageste sted nemlig ved spjællets fastgørelse til akslen.
BMW har siden begyndelsen af 2004 åbenbart erkendt problemet og lavet en kraftigere version af akslen - den viste er den "gamle" type på 4 mm og den nye er på 4,5 mm - på et engelsk BMW forum hvor jeg er aktiv har vi sat os for at løse "gåden" om hvorfor disse alvorlige havarier sker - og da der er masser af brugere med specialviden - herunder design ingeniører etc er vi nået ret langt.
Konklusionen er - ikke uventet - at de alvorlige havarier skyldes flere samfaldende uheldige faktorer - og derfor sker det kun for enkelte motorer hvor flere af faktorene indtræffer samtidigt
Årsagerne er:
-Opbygning af sodrester (fra EGR systemet) som til sidst blokerer spjældene så de står lukket - når de står lukket så kan motoren ikke få luft nok ved højere omdrejninger og der opstår et voldsomt undertryk på bagsiden af spjældet - et undertryk der udmatter sphjældakslen
-Mekaniske fejl på spjældmekanismen der medfører at et eller flere spjæld forbliver lukkede - og konsekvensen er som skrevet ovenfor
-En EGR ventil der er sodet til og ikke længere er tæt - det medfører at store EGR mængder lukkes ind i indsugningen - sodlaget på spjæld øges dramatisk - motoren får for lidt ilt til forbrændingen og begynder at sode mere - en ond cirkel. Hvis EGR ventilen lækker ved højere motoromdrejninger medfører det også at temparaturen i indsugningsmanifolden - og derved omkring spjældene stiger dramatisk
-Torsions / vridnings belastning af akslen som følge af at spjældet sidder fast i sod - og styringen forsøger at "vride" spjællet
Disse faktorer medfører tilsammen at et spjæld kan havarere og blive suget ind i motoren
Nuvel - er BMW`s "løsning" med de "nye" tykkere aksler så en endegyldig løsning - vi har endnu ikke nogen raportering om at en motor med den "nye" type aksler er havareret - det kan skyldes at den forøgede styrke løser problemet - eller at vi simpelthen ikke har drifterfaring nok med den nye forstærkede aksel - eller at den forstærkede aksel simpelthen bare udsætter problemet - men at det vil opstå senere
Se nu er der jo så en fyr på forumet der er Konstruktions Ingeniør ved en engelsk flyfabrik og han har så prøvet at regne ud hvor meget stærkere akslen på 4,5 mm er i forhold til den på 4 mm - og det vil jeg så lige dele med jer - bare for at vise hvad en gruppe "BMW" tosser på et stort forum kan finde ud af her kommer hans rapport i uredigeret form:
Citér:
I carefully measured the spindles diameters (from which I could obtain their radii). I also carefully measured the thickness remaining at the flat area. These measurements were made using three digital callipers giving readings to 0.01mm. All measurements from the three matched. These are first hand measurements, taken by me on actual spindles.
For the 4mm spindle, the flat area is less than half of the spindles thickness (grey area in the first drawing), so working out the segment’s area was straightforward (a segment is the grey/light grey area in the picture). It would seem that this is the case in an attempt to get the flap itself on the spindle’s centre line (presumably so it would always be in a balanced state with equal pressure either side of the spindle-nice and elegant but doesn't help strength!).
In the 4.5mm spindle’s case, the flat section is thicker than half of the spindles diameter. This in itself increases the area/strength. Neither spindles’ flats are on the centre line and not considering this would bring in an error in the comparison of the areas. To obtain the flat metal’s area, the area of the removed material would have to calculated (pink area), then deducted from the spindles total area.
For both spindles, the simplified screw-hole area (2mm dia) is then removed from the material area.
The formulas are relatively simple, shown here:
http://i201.photobucket.com/albums/a...ntformulas.jpg
The dashed red line denotes the centre line, the diameter.
Angles are in radians, set your calculators to ‘RAD’ out of the ‘DEG’ ‘RAD’ and ‘GRAD’ selection.
For the 4mm spindle:
http://i201.photobucket.com/albums/a...lediag-gbj.jpg
Diameter =3.97mm, radius R =1.985mm
Flat section thickness h =1.77mm
Distance from centre to flat surface is d = R – h = 1.985 – 1.77 = 0.215mm
d=0.215mm
Central angle θ = 2.9245rad
Segment area (grey bit in picture) A = 5.66mm2
Hole area = width x height = 2 x 1.77 = 3.54 mm2
Segment area (with hole) = Segment area – hole area = 5.66 – 3.54 = 2.12 mm2
For the 4.5mm spindle:
http://i201.photobucket.com/albums/a...ediag2-gbj.jpg
Diameter =4.46mm, radius R =2.23mm
Solid spindle area = πr2 = 12.6228mm2
Flat section thickness ft =2.30mm. This is greater than the radius, se we’ll have to consider the removed material area first:
Removed material thickness (pink area) h = Diameter – flat thickness = 4.46 – 2.30 = 2.16mm
Distance from centre to flat surface d = R – h = 2.23 –2.16 = 0.07mm
d=0.07mm
Central angle θ = 3.0788rad
Removed segment area A =7.52174mm2
Flat section area = solid spindle area – removed segment area = 15.6228 – 7.52174 = 8.1010mm2
Hole area = width x height = 2 x 2.30 = 4.60mm2
Flat section area (with hole) = Flat section area – hole area = 8.1010 – 4.60 = 3.501mm2
Let’s call it 3.5mm2
What does this mean:
3.5 - 2.16 = 1.34mm2 difference.
Obviously, the 4.5mm spindle has a greater cross sectional area. As a percentage of the 4mm spindle it is:
3.50/2.16 % = 165%
It would therefore appear that the newer 4.5 mm spindles have 65% more cross sectional area, where it matters.
I don’t know if this means it’s 65% stronger, but it’s the same basic shape just that much bigger, so it’s got to be somewhat stronger.
Personally I feel that the newer 4.5mm spindles should be strong enough.
Consider the 4mm ones in a statistical sense, there must be a good few thousand of them about. A large proportion, I presume, have not had failures (doesn’t say they won’t!) but it must be that the 4mm spindle is almost good enough. A 65% increase in area (at the weak point) would be enough to boost the strength to ‘being adequate’ for virtually all standard cars I’d imagine.
|
Den "nye" type aksler er altså 65% stærkere end den gamle type - forudsat at akslerne er lavet af samme materiale - og netop det sidste er vi ikke sikre på de er - så nu er der 1 metalulog eller hvad sådan hedder på dansk der arbejder med materiale analyser - han har taget en prøve af den nye og gamle aksel og nu er vi ved at få analyseret hvilken legering de er lavet i
Opgaven/interessen for et så lille motorteknisk problem (men med store konsekvenser for den det rammer) kan altså i disse internet/forumtider samle en masse kompetente mennesker der samarbejder om at komme til bunds i et problem
Næste spørgsmål der vil opstå - når vi nu har afklaret at den nye aksel er 65% stærkere vil være om det så er stærkt nok?
Vi har vist stof til nok nogle måneders skriveri i den trådpchackkk