Napredna pretraga

Pregled bibliografske jedinice broj: 604591

Numerička analiza dinamičkog ponašanja koljenastog vratila velikog srednjehodnog motora SUI


Novoselac, Stipica
Numerička analiza dinamičkog ponašanja koljenastog vratila velikog srednjehodnog motora SUI 2012., diplomski rad, diplomski, Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu, Slavonski Brod


Naslov
Numerička analiza dinamičkog ponašanja koljenastog vratila velikog srednjehodnog motora SUI
(Numerical analysis of dynamical behaviour of crankshaft of the big intermediate stroke IC engine)

Autori
Novoselac, Stipica

Vrsta, podvrsta i kategorija rada
Ocjenski radovi, diplomski rad, diplomski

Fakultet
Strojarski fakultet u Slavonskom Brodu

Mjesto
Slavonski Brod

Datum
02.11.

Godina
2012

Stranica
130

Mentor
Ergić, Todor

Ključne riječi
Koljenasto vratilo; veliki motori SUI; vibracije; elastohidrodinamika; klizni ležajevi; zamor
(Crankshaft; large internal combustion engines; vibrations; elastohydrodynamic; plain bearings; fatigue)

Sažetak
U radu je prikazana analiza dinamičkog ponašanja koljenastog vratila primjenom numeričkih metoda na konkretnom primjeru srednjehodnog velikog motora SUI s 9 cilindara. Glavni cilj ovoga rada je prikaz numeričke metode koja integrira metodu konačnih elemenata i multy-body system simulaciju za dinamičko ponašanje koljenastog vratila. Dinamičko ponašanje koljenastog vratila u brodskim pogonima ili u motor-generatorskim setovima ponajviše će se razmatrati u ovom radu. U ovim motorima SUI srednji efektivni tlak prelazi 20 bara s tlakovima izgaranja preko 200 bara i brojem okretaja motora do 1000 o/min. Konstrukcijski dijelovi u motorima SUI moraju biti projektirani da izdrže pobude od sila izgaranja i inercijskih sila u smislu životnog vijeka, vibracija i buke. Moderni alati kao multy-body system simulacije daju značajni uvid u dinamičko ponašanje složenih konstrukcijskih dijelova. Koljenasta vratila velikih motora SUI dobar su primjer gdje se multy-body system simulacija može korisno upotrijebiti za analizu: nelinearnih prisilnih vibracija koje obuhvaćaju sile izgaranja, inercijske sile, spregnute aksijalne, torzijske i fleksijske vibracije, žiroskopske efekte, nelinearnu krutost i prigušenje uljnog filma u kliznim ležajevima. Dane su osnove o sklopu koljenastog vratila i pripadajućih konstrukcijskih dijelova kao i osnove teorije vibracija i dinamike rotora. Objašnjeno je i vitlanje ulja uz elastohidrodinamičku teoriju podmazivanja koja prikazuje i primjere zglobnih spojeva u ljudskom tijelu te njihovo podmazivanje. Prikazani su i svi parametri glavnih ležajeva u motorima SUI. Dane su osnove zamorne čvrstoće s objašnjenjima i dokazima o utjecajnim faktorima na životni vijek koljenastog vratila uz prikaz tipičnih zamornih lomova u praksi. Dane su osnove i dokazi o utjecaju freting zamora na konstrukcijske dijelove. Nakon toga pristupilo se numeričkoj simulaciji koljenastog vratila u programskom paketu AVL Excite. Prije simulacije s AVL Excite-om, upotrebljen je MSC.Nastran/Patran za spajanje konstrukcijskih dijelova motora te modalnu analizu i kondenzaciju potrebnih čvorova konačnih elemenata. Mreža konačnih elemenata je izrađena ponajviše u programskom paketu SimLab te u MSC.Patran-u (za heksaedarske elemente). Prikazani su rezultati i usporedba vlastitih frekvencija te rezultati prisilnih vibracija. Za analizu ležajeva prikazani su rubni uvjeti dovoda ulja, profil odstupanja ležaja te rezultati reakcijskih sila i momenata, ekscentriciteta, lokalnih ekstrema ukupnih tlakova, rubni kontaktni tlakovi, hidrodinamički tlakovi te toplinska opterećenja. Prikazana je studija utjecaja viskoznosti ulja na gubitke snage i minimalnu debljinu uljnog filma. Nakon toga se pristupilo analizi zamorne čvrstoće kritičnih mjesta koljenastog vratila. Zamorna čvrstoća se proračunava iz dinamičkih rezultata kroz 1 ciklus motora SUI (tj. 720° za četvero taktne motore). Za ovaj slučaj, zapis dinamičkih rezultata je za svaki 5°, što daje ukupno 144 koraka u kojima se zadaju opterećenja uslijed dinamičkog ponašanja. Analiza zamorne čvrstoće zahtijeva korištenje programskih paketa SimLab, MSC.Patran, Abaqus i FemFat. Za kritična mjesta se koristila tehnika podmodeliranja (eng. submodel) u Abaqus-u. Prikazani su utjecajni faktori korišteni za proračun zamora u FemFat-u. Na kraju, prikazana su kritična područja s faktorima sigurnosti.

Izvorni jezik
Hrvatski

Znanstvena područja
Strojarstvo



POVEZANOST RADA


Projekt / tema
152-1201910-1909 - Analiza i procjena loma konstrukcija iz anizotropnih materijala (Dražan Kozak, )

Ustanove
Strojarski fakultet, Slavonski Brod