Köpfe P300SF270Typ4

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chäffe
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Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Es ist an der Zeit, ein seit Jahren eingemottetes Projekt wieder hervor zu holen.

Warum?
Die Anforderungen steigen ständig. Standfest hohe Leistungen zu produzieren ist nicht einfach. Bei großen Kolbendurchmessern werden die Serienköpfe schnell undicht.
Hohe Leistungen wollen gekühlt werden. Risse sollen ausgeschlossen werden. Die Umbauarbeiten bei Serienköpfen für hohe Literleistungen sind enorm und sie
kranken immer wieder an den selben Symptomen. Irgend wann steht der Aufwand in keinen Verhältnis mehr zu den Leistungen und alle Unzulänglichkeiten sind noch immer nicht behoben.


In den letzten Jahren ist viel Feintuning im Zylinderkopf geschehen. Sehr viele Messdaten und Fließbankwerte wurden ermittelt und ausgewertet.
Viele Motoren wurden mit unterschiedlichsten Köpfen gefertigt und getestet.
Unterschiedliche Brennraumformen, Ringspalte, Kanal-Geometrien und Ventilwinkel wurden errechnet, gemessen und ausprobiert.

Es kristallisierte sich immer mehr heraus, dass die Kanalform und der Brennraum die limitierenden Faktoren für eine Motorcharakteristik und deren Leistungsausbeute sind.

Auf dieser Datenbasis keimte der Entschluss, nicht einfach Köpfe zu konstruieren und dann den Kanal da rein zu legen und zum Schluss den Brennraum zu gestallten,
sondern gänzlich anders herum vor zu gehen.
Es wurden also zuerst der optimale Brennraum festgelegt. Dann wurde die Kanalform definiert und als diese Größen standen, wurde der Kopf drum herum konstruiert.

Dieser neue Kopf sollte nach bewährtem ORRATECH-Dogma möglichst alle Features enthalten, die man gerne von einer 100% Neukonstruktion erwarten darf.

Wie sah also das Pflichtenheft aus?

- Der Kopf sollte beste Fließwerte haben
- Die Ventile sollten möglichst geringen Einfluss auf die Fließwerte haben
- Der Kopf soll Leistungen jenseits der gängigen Originalköpfe bereitstellen
- Der Kopf sollte thermisch stabil sein
- Der Kopf sollte möglichst leicht sein
- Die Spezifika sollten reproduzierbar sein
- Kompatibilität ist überaus wichtig
- Die beweglichen Teile sollte leicht sein


usw usw.


Fortsetzung folgt....
Dateianhänge
IMG_6102 (Small).JPG
Zuletzt geändert von chäffe am Di 1. Sep 2015, 08:05, insgesamt 2-mal geändert.
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Kanalforschung

Beitrag von chäffe »

Beginnend mit der Kanalforschung und Brennraumgestalltung musste erst einmal eine Datenflut ausgewertet werden.
P1120331 (Small).JPG
Es galt fundiert zu annalysieren, warum funktioniert ein Motor so gut, ein anderer wieder weniger gut.
P1120333 (Small).JPG
P1120332 (Small).JPG


Es mussten reproduzierbare Daten in Zahlen und Tabellen gepresst werden, damit auch eine saubere Berechnung erfolgen konnte.
P1120326 (Small).JPG
Bis endlich die ersten Entwürfe gezeichnet werden konnten.
P1120336 (Small).JPG
Fortsetzung folgt....
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

jetzt wurde es handfest :D

Im 3D-Print wurde ein Prototype hergestellt.
P1120226 (Small).JPG
P1120230 (Small).JPG
P1120232 (Small).JPG
P1120235 (Small).JPG
P1120238 (Small).JPG
P1120241 (Small).JPG
P1120250 (Small).JPG
In diesem Stadium war es nicht unwichtig, ein Bauteil in der Hand zu haben, welches allen Berechnungen entsprach.
Denn auch in großen Konzernen werden nach allen Berechnungen und Planungen zuerst Dummies oder eben Prototypen angefertigt
um mögliche kleine Unachtsamkeiten vor dem Serienstart beheben zu können.
P1120301 (Small).JPG
P1120297 (Small).JPG

In unserem Fall hatten wir sehr positive Eindrücke. Ganz kleine Korekturen im Bereich der Kipphebelgeometrie und der
Montagefreundlichkeit galt es zu korrigieren.
P1120295 (Small).JPG
P1120305 (Small).JPG
P1120294 (Small).JPG

Aber auch Kühlpotential konnte mit diesem "Plaste-Klumpen" gefunden werden. :lol:

Jetzt konnten die Ventile platznehmen
Kurze 52mm Einlassventile, so wie 42mm Auslassventile wurden angefertigt und montiert.
Die so vorbereiteten "weissen Riesen" traten erneut den Weg zur Fließbank an.


Fortsetzung folgt...
Zuletzt geändert von chäffe am Di 1. Sep 2015, 08:07, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Zum Einsatz kommen hier

sehr große 52mm Einlassventile.
Nach mehreren Vergleichsmessungen auf der Fließbank haben sich die 52mm Ventile
deutlich hervor getan.
Der Kanal fließt mit knapp 290cfm mächtig und übertrifft alle Erwartungen und Vergleichsmessungen.
Bei 16mm Ventilhub strömen noch fette 265cfm
Der Auslass ist mit einem 42mm Ventil nicht weniger gut bestückt.
P1120320 (Small).JPG
auf diesem Bild wird deutlich, wie groß die Köpfe wirklich sind. Die nicht gerade schwachbrüstigen 48/38er Ventile wirken
hier schon fast klein ;-)
P1120315 (Small).JPG
und obwohl die montierten 52/42er Ventile den Brennraum schon gut füllen, bleibt ausreichen Abstand und
ein für die sehr guten Fließwerte wichtiger Ringspalt
P1120321 (Small).JPG
Die Bilder zeigen einen Brennraum für eine 103mm Bohrung
P1120322 (Small).JPG



Wir haben mehrere Versionen geplant.
Ventilbestückungen von 50/42, 52/42 und 52/44 sind angedacht.

Die Werte im Detail:
Hub in mm
Fließwerte in cfm bei 105mm K&Z-Version und größter Ventilbestückung

Hub EV AV
2,5 63 45
5,0 131 88
7,5 182 118
10,5 218 142
12,5 247 158
15,0 259 173
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Die Produktion beginnt.

Die Köpfe werden gegossen.
Auch wenn aktuell Billetköpfe, also Köpfe, die aus einem großen Aluklotz gefräst werden in Mode sind, so werden unsere Köpfe gegossen.

Es gibt viele Vor- und Nachteile ab zu wäägen, wie man nun Köpfe in Serie fertigt.

Bei Billetköpfen:
- sehen besonders lecker aus (fast zu schön zum verbauen)
- können Änderungen recht schnell eingepflegt werden
- hat man einen ca. 30Kg schweren Klotz, von dem man ca. 20Kg in Form von Spänen wegwirft
- ist die Laufzeit von CNC-Maschinen recht hoch
- hat man wenig Einfluß auf die Materialzusammensetzung
- glatte Oberfläche
- nach der Bearbeitung hat der fertige Kopf seine Form. Wenn erst das erste mal Temperatur bekommt, dehnt er sich aus und verzieht sich ein wenig. Man müsste also vor der Endbearbeitung den
fertig gefrästen Kopf tempern und anschließend fertig bearbeiten.

Gegossene Köpfe:
- hoher Formkostenanteil
- hoher Anspruch an die Oberflächenbeschaffenheit
- geringerer Materialeinsatz
- geringerer Spänemüll
- thermisch stabiler Kopf, da gegossen und anschließend warm ausgehartet.
- geringere Maschinenlaufzeit
- etwas größere Oberfläche zur besseren Temperaturabgabe, da rauhe Oberfläche
- geringere Stückkosten und somit wirtschaftlicher bei der Serienfertigung

Bei uns also die Gegossene Variante:
Formenkonstruktion
Formenkonstruktion
Kernkonstruktionen
Kernkonstruktionen
Kanalkerne
Kanalkerne
Kanalkerne
Kanalkerne
Dann wurde es heiß....
im wahrsten Sinne des Wortes.
Es wurde gegossen
Erste gegossene Rohteile
Erste gegossene Rohteile
Erste gegossene Rohteile
Erste gegossene Rohteile
Brennraumseite
Brennraumseite
Zuletzt geändert von chäffe am Mi 29. Apr 2015, 07:38, insgesamt 3-mal geändert.
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Bearbeitung

Die sehr gut gegossenen Rohlinge bekommen ihre Bearbeitung.

Die Stößelschutzrohre sitzen unter 4° im Kopf mit einem Durchmesser von 31,7mm
Stößelschutzrohrbohrungen auf Endmaß 31,7mm
Stößelschutzrohrbohrungen auf Endmaß 31,7mm
Die Auflagen der Kipphebelbrücken haben 3,5°
Kipphebelbrückenauflagen
Kipphebelbrückenauflagen
Große Planfläche für Auspuffflansche mit 4-Punkt-Befestigung
Auspuffflansche
Auspuffflansche
Wieder eine neue Aufspannung zum planen der Ansaugseite
Ansaugseite
Ansaugseite
viele und große Durchlässe für die Kühlluft nach unten
Durchbrüche
Durchbrüche
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Wie eingangs erwähnt, verfügen die Köpfe über 48% mehr Kühlfläche, als die Serienköpfe.

Leistung ist in erster Linie auch Wärmeenergie, und die will eben bewältigt werden, ohne Wärmeverzug
und ohne das sich die Sitzringe der Ventile lockern.

Die neuen Köpfe haben also insgesammt 14 Kühlrippen
Auch um die Auslasskanäle und unter den Köpfen sind Kühlrippenpakete.
Lange Kühlrippen an den Stößelschutzrohren
Lange Kühlrippen an den Stößelschutzrohren
Kühlrippen auf den Auslässen
Kühlrippen auf den Auslässen
Durchlässe von oben nach unten
Durchlässe von oben nach unten
Kühlpakete unten
Kühlpakete unten
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Fertig

Pünktlich zum 1. Mai wird der neue ORRATECH-Typ4-Zylinderkopf fertig.

Auf dem Maikäfertreffen in Hannover wird das Produkt zu besichtigen sein.
Wir haben auch die Prototypen, Rohlinge und Datenbasis dabei, so wie
die Messergebnisse der Fließbank um sich von der Performance überzeugen zu können.
Einlässe
Einlässe
Sitzringe
Sitzringe
Kühlrippen unten
Kühlrippen unten
Format
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Lieferumfang



Einzelpreise

Zylinderköpfe ORRATECH P300SF270 nackt 2650,-
Einlassventil 52mm 8mm Schaft Satz 4 Stück (42,-) 168,-
Auslassventil 42mm NIMONIC Satz 4 Stück (78,-) 312,-
Ventilfedern Doppelt 100Kg + 28 Kg Satz 89,-
Titanfederteller 5,6g Satz 118,-
Entlüfternippel und Verschlußschrauben M14x1,5 28,-
Saugrohre angepasst IDF Paar 298,-
Ventildeckel Alu verstärkt mit Silikondichtschnur Paar 119,-
Stehbolzen M10 auf M7 (4,-) Satz 32,-
Auspuffflansch 44mm 4-Loch (8,-) Paar 16,-
Unterlegscheiben M10 x 29mm extra dick 3mm Satz 16,-
Zündkerzen NGK M12 Gewinde (4,50) 17,-


Alle Preise inkl. 19% MwSt
P1140102 (Small).JPG

Der Lieferumfang ORRATECH P300SF270 Set

- Ein Paar Zylinderköpfe für 103-105mm Bohrung
- Ventilbestückung Einlass 52mm „Slimline“ 8mm Schaft 94g
- Ventilbestückung Auslass 42mm NIMONIC gepanzert 8mm Schaft 89g
- Doppelte Ventilfedern Summe 128Kg (100Kg + 28Kg)
- Titanfederteller für Doppelfedern 6,5g
- Ventilkeile gehärtet aus Chromo-Stahl
- Zylinderkopfentlüftung und Verschlußstopfen
- Saugrohre angepasst für IDF-Lochbild
- Brennraumvolumen auf Wunsch von 48ccm bis 65ccm
- Zündkerzen M12 NGK 4 Stück
- Ventildeckel Alu mit Silikondichtschnur
- Unterlegscheiben M10 x 29 extra dick 3mm 16 Stück
- Datentabelle der Fließwerte

Komplett montiert im Set 3295,-

Alle Preise inkl. 19% MwSt
Zuletzt geändert von chäffe am Di 25. Aug 2015, 19:24, insgesamt 1-mal geändert.
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Re: Köpfe P300SF270Typ4

Beitrag von chäffe »

Nachdem die ersten Exemplare einzeln konventionell hergestellt wurden
startete im Mai endlich die Serienfertigung.

Hier einige Bilder
Kistenweise Köpfe
Kistenweise Köpfe
vorbearbeitet
vorbearbeitet
Programmieren für die neue Aufspannung
Programmieren für die neue Aufspannung
universal Auslassflansch
universal Auslassflansch
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