STRESS ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF

STRESS ANALYSIS AND OPTIMIZATION OF CRANK SHAFT USING CAE TOOLS
Ravi Kumar Goel1*, Harshwadhan Sharma1 and Annima Panwar1
Crankshaft is one of the most important parts in internal combustion engine, which converts the reciprocating displacement of the piston to a rotary motion with a four link mechanism.The objective of this paper was to suggest the optimum design parameter of the existing crankshaft by changing the design variables like journal diameter, crankpin diameter, fillets and counterweights etc. Here crankshaft of a four cylinder diesel engine was taken as case study. In the present paper, model of crankshaft was designed in the ANSYS Workbench and then Finite Element Analysis was carried out under the same loading conditions. Here, static analysis was done to find the maximum deformation and maximum stress point. Apart from this strain, shear stress and total deformation contours are also plotted. The results obtained are compared with the existing results and the crankshaft with optimum design was selected.
Keywords: Internal combustion engine, Finite element method, crankshaft analysis, ANSYS Workbench
INTRODUCTION
The crankshaft, sometimes casually abbreviated to crank, is a key component of an engine which translates reciprocating linear piston motion into rotation. The strength of the crankshaft affects the reliability and life of internal combustion engine largely (Haats and Wambach, 1999). During working stroke,when ignition of the fuel takes place, the flue gases develop high pressure inside the cylinder. This high pressure transmits to the crankshaft through the connecting rod. This pressure forces the crankshaft to rotate in a set of supporting bearings (main bearings). Due to this, crankshaft is subjected to bending and torsional stress and leads to the bending and torsional deformation. So crankshaft should be ofsufficient strength to bear these stresses, inertia and centrifugal forces.
In the present paper, crankshaft of a four cylinder diesel engine (Sun Lianke et al., 2007) was taken for static analysis. The FEM (Nitin S Gokhale and Sanjay S Deshpande, 2008) software ANSYS Workbench was used to analyze the crankshaft model. The results of the equivalent (Von Mises) stress and directional deformation (Y-direction) were obtained and compared with the existing results (Gu Yingkui and Zhou Zhibo, 2011). For the optimized crankshaft, it was shown that the obtained results are better than the existing results. Apart from this, total deformation, equivalent elastic strain and equivalent shear stress were also plotted.

CRANKSHAFT MODEL AND BOUNDARY CONDITIONS
In the present research, the four-cylinder engine crankshaft is about 514 mm in length, it has four crankpins and five main bearing journals. In our investigations the real crankshaft was represented by a model whose structure details, such as chamfer, were ignored. The crankshaft model was created and analyzed by ANSYS Workbench. The model of four-cylinder crankshaft is shown in Figure 1.
According to the structure of crankshaft, the crankshaft model was meshed by solid92 which was one of ANSYS solid type. The chamfer of the crankshaft was tessellated. The finite element mesh of the 3-D crankshaft model using ANSYS Workbench is shown in Figure 2. The material of crankshaft is QT800. The physical parameters used in the crankshaft simulation are listed in Table 1.
Under the similar conditions, the load on each crankpin is 20000N.Cylindrical supports are provided to the crankshaft which are free in radial direction and fixed in tangential and axial direction.
MODEL ANALYSIS
The modal analysis was carried out using the ANSYS Workbench software. For optimized crankshaft the results are shown by the Figures 3, 4, 5, 6 and 7 respectively.
The Figure 3 shows the Von Mises contour of crankshaft under the normal load of 20000 N. The maximum stress is found to be 166.93 MPa at the knuckle of centre journal shaft. The value of maximum stress is well below the yield stress 250 MPa for the structural steel. Figure 4 shows the directional deformation (Y-direction), which is found to be maximum at the centre (0.14006 mm). Both, maximum stress and directional deformation are less than the existing results. Figures 5 and 6 shows the maximum shear stress and the maximum strain which are found to be 10.455 and 7.95e- 4 respectively. Total deformation is also determined which is shown by the Figure 7. So crankshaft design lies under the permissible limit.
RESULT COMPARISON
The FEA results are in close agreement with the experimental results. The variation in the Von-Mises stress is 20.88%. The variation in the directional deformation is 33.2%. So the FEA results are better than the existing one. Comparison of results is shown by the Table 2.
CONCLUSION
The following conclusions can be drawn from the analysis conducted in this study:
1. On the basis of the current studies performed, it can be concluded that the design parameter of connecting rod can be modified in such a way so that sufficient improvement in the existing results can be obtained.
2. During the design optimisation, weight of the crankshaft is also reduced by 193 gm which results in reduction in inertia and centrifugal forces. 3. It was found that the maximum stress point region was at the knuckle of the centre main journal shaft and crank arm.
REFERENCES
1. Gu Yingkui and Zhou Zhibo (2011), “Strength Analysis of Diesel Engine Crankshaft Based on PRO/E and ANSYS”, Third International Conference on Measuring Technology and Mechatronics Automation.
2. Haats J and Wambach S (1999), “Lightweight crankshaft drives by forging,” Steel times, Vol. 9, pp. 346-347.
3. Nitin S Gokhale and Sanjay S Deshpande (2008), ”Practical Finite Element Analysis”, Finite to Infinite, India.
4. Sun Lianke, Tang-Bin, XueDongxin, Song Xigeng (2007), “FEA Optimal Design of Diesel Engine Crankshaft”. Tractor_Farm Transporter, Vol. 34(3), pp. 54-55.

ผลลัพธ์ (ไทย) 1:

การวิเคราะห์ความเครียดและเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องมือ CAE การใช้ CRANK SHAFTGoel1 Kumar รวี * Harshwadhan Sharma1 และ Annima Panwar1 Crankshaft เป็นส่วนสำคัญในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งสามารถแปลงย้าย reciprocating ของลูกสูบเคลื่อนไหวโรตารี่ มีกลไกเชื่อมโยงสี่ วัตถุประสงค์ของเอกสารนี้ถูกแนะนำพารามิเตอร์ออกแบบที่เหมาะสมของ crankshaft อยู่ โดยการเปลี่ยนตัวแปรในการออกแบบเช่นสมุดรายวันเส้นผ่าศูนย์กลาง เส้นผ่าศูนย์กลาง crankpin แล่ และ counterweights เป็นต้น นี่ crankshaft ของเครื่องยนต์ดีเซลสี่สูบถูกนำมาเป็นกรณีศึกษา ในปัจจุบันกระดาษ แบบจำลองของ crankshaft ถูกออกแบบปรับแต่ง ANSYS แล้ว วิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดได้ดำเนินการภายใต้เงื่อนไขการโหลดเดียว ที่นี่ วิเคราะห์คงเสร็จหาแมพที่สูงสุดและจุดสูงสุดความเครียด นอกจากนี้ต้องใช้ ความเครียดเฉือน และแมพรวม รูปทรงเป็นยังพล็อต มีการเปรียบเทียบผลได้รับกับผลที่มีอยู่ และเลือก crankshaft ด้วยการออกแบบที่เหมาะสมคำสำคัญ: เครื่องยนต์สันดาปภายใน วิธีไฟไนต์ crankshaft วิเคราะห์ ปรับแต่ง ANSYSแนะนำ Crankshaft ย่อบางครั้งตั้งใจไปคลั่งสั่ง เป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ซึ่งแปลแอร์ลูกสูบลูกสูบเส้นเคลื่อนไหวในการหมุน ความแข็งแรงของ crankshaft ส่งผลกระทบต่อความน่าเชื่อถือและอายุของเครื่องยนต์สันดาปภายในส่วนใหญ่ (Haats และ Wambach, 1999) ในระหว่างจังหวะการทำงาน เมื่อจุดระเบิดของเชื้อเพลิงเกิด ก๊าซชำระล้างกรดพัฒนาความดันสูงภายในถัง ความดันนี้สูงส่งไป crankshaft ผ่านการเชื่อมต่อกับร็อด ความดันนี้บังคับ crankshaft เพื่อหมุนในชุดสนับสนุนปืน (ปืนหลัก) จากนี้ crankshaft จะอยู่ภายใต้การดัด และ torsional ความเครียดและนำไปสู่การดัด และ torsional แมพ ดังนั้น crankshaft ควรจะ ofsufficient กำลังแบกความเครียดเหล่านี้ ความเฉื่อย และแรงเหวี่ยงกอง ในปัจจุบันกระดาษ crankshaft ของเครื่องยนต์ดีเซล 4 สูบ (ซัน Lianke et al., 2007) ถูกนำสำหรับการวิเคราะห์แบบคง FEM (Nitin S Gokhale และอัค S Deshpande, 2008) ปรับแต่ง ANSYS ถูกใช้ในการวิเคราะห์แบบ crankshaft ผลที่เทียบเท่า (ฟอน Mises) ความเครียดและทิศแมพ (Y-ทิศทาง) ได้รับ และเปรียบเทียบกับผลลัพธ์ที่มีอยู่ (กู Yingkui และโจว Zhibo, 2011) สำหรับ crankshaft ให้เหมาะ จะถูกแสดงได้รับผลลัพธ์ดีกว่าผลที่มีอยู่ นอกจากนี้ รวมแมพ ต้องใช้ความยืดหยุ่นเทียบเท่ากับ และความเครียดแรงเฉือนเทียบเท่าได้ยังพล็อตรุ่น CRANKSHAFT และเงื่อนไขขอบเขต งานวิจัยปัจจุบัน crankshaft เครื่องยนต์สี่สูบอยู่ประมาณ 514 ซอยมม.ความยาว มี crankpins สี่และห้าหลักเรืองสมุดรายวัน ในการตรวจสอบของ crankshaft จริงถูกแสดง โดยแบบจำลองที่มีรายละเอียดโครงสร้าง เช่น chamfer ละเว้น แบบ crankshaft ถูกสร้าง และวิเคราะห์ โดย ANSYS บนเก้าอี้ทำงาน รูปแบบของ crankshaft สี่สูบจะแสดงในรูปที่ 1 ตามโครงสร้างของ crankshaft รุ่น crankshaft เป็น meshed โดย solid92 ซึ่งเป็นหนึ่งในชนิดทึบ ANSYS Chamfer ของ crankshaft แบบถูก tessellated ตาข่ายจำกัดองค์ประกอบของแบบจำลอง 3 มิติ crankshaft ใช้ ANSYS บนเก้าอี้ทำงานจะแสดงในรูปที่ 2 วัสดุของ crankshaft เป็น QT800 พารามิเตอร์ทางกายภาพที่ใช้ในการจำลอง crankshaft แสดงไว้ในตารางที่ 1 ภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายกัน โหลดในแต่ละ crankpin เป็น 20000N สนับสนุนทรงกระบอกมีการ crankshaft ฟรีในรัศมี และคงที่ในทิศทางตามแนวแกน และ tangential วิเคราะห์แบบจำลอง ทำการวิเคราะห์จนออกใช้ซอฟต์แวร์ปรับแต่ง ANSYS สำหรับเพิ่มประสิทธิภาพ crankshaft ผลลัพธ์มีแสดง ด้วยตัวเลข 3, 4, 5, 6 และ 7 ตามลำดับ รูปที่ 3 แสดงเส้น Mises ฟอนของ crankshaft ภายใต้การโหลดปกติของ 20000 N. ความเครียดสูงสุดพบจะ แรง 166.93 ที่ขาของศูนย์เพลาสมุดรายวัน ค่าของความตึงเครียดสูงสุดได้ดีด้านล่างความเครียดผลผลิต 250 แรงสำหรับโครงสร้างเหล็ก รูปที่ 4 แสดงแมพทิศทาง (Y-ทิศทาง), ที่พบจะสูงสุดที่ศูนย์ (0.14006 mm) ความเครียดสูงทั้งแมพทิศทางน้อยกว่าผลที่มีอยู่ ตัวเลข 5 และ 6 แสดงความเครียดแรงเฉือนสูงสุดและสายพันธุ์ที่พบจะเป็น 10.455 และ 7.95e- สูงสุด 4 ตามลำดับ แมพทั้งหมดมีกำหนดซึ่งจะแสดงตามรูปที่ 7 เพื่อออกแบบ crankshaft อยู่ภายใต้ขีดจำกัดอนุญาต เปรียบเทียบผล ผล FEA อยู่ในข้อตกลงปิดกับผลการทดลอง ความผันแปรในความเครียด Mises ฟอนเป็น 20.88% ความผันแปรในแมพทิศทางเป็น 33.2% ดังนั้นผลลัพธ์ FEA จะดีกว่าที่มีอยู่ ตารางที่ 2 จะแสดงการเปรียบเทียบผลบทสรุป สามารถออกจากการวิเคราะห์ในการศึกษานี้สรุปต่อไปนี้: 1. บนพื้นฐานของการศึกษาปัจจุบันที่ดำเนินการ จะสามารถสรุปได้ว่า เวลาออกแบบการเชื่อมต่อกับร็อดสามารถปรับเปลี่ยนในลักษณะเพื่อให้สามารถได้รับการพัฒนาเพียงพอในผลลัพธ์ที่มีอยู่ 2. นอกจากนี้ยังลดลงน้ำหนักของ crankshaft แบบในระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ ตาม 193 กรัมซึ่งผลในการลดแรงเฉื่อยและแรงเหวี่ยงกอง 3. จะพบว่า ภูมิภาคที่มีความเครียดสูงสุดจุดถูกที่ขาของเพลาและ crank แขนสมุดหลักของศูนย์ การอ้างอิง 1. กู Yingkui และโจว Zhibo (2011), "แรงวิเคราะห์เครื่องยนต์ดีเซล Crankshaft PRO/E และ ANSYS" ประชุมนานาชาติที่สามวัดเทคโนโลยีและอิเล็กทรอนิกส์อัตโนมัติ 2. Haats J และ S Wambach (1999), "น้ำหนักเบา crankshaft ไดรฟ์ โดยตี เหล็กครั้ง ปี 9 นำ 346-347 3. Nitin S Gokhale และอัค S Deshpande (2008), "การวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดปฏิบัติ" จำกัดอนันต์ อินเดีย 4. ซัน Lianke ช่อง เก็บถัง XueDongxin, Xigeng เพลง (2007) "FEA เหมาะสมออกแบบเครื่องยนต์ดีเซล Crankshaft" Tractor_Farm ขนส่ง 34(3) นำ 54-55

ผลลัพธ์ (ไทย) 2:

การวิเคราะห์ความเครียดและการเพิ่มประสิทธิภาพของเพลาข้อเหวี่ยงใช้เครื่องมือ CAE
ราวีมาร์ Goel1 * Harshwadhan Sharma1 และ Annima Panwar1
เพลาข้อเหวี่ยงเป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดในเครื่องยนต์สันดาปภายในซึ่งจะแปลงรางลูกสูบของลูกสูบในการเคลื่อนไหวแบบหมุนที่มีกลไกการเชื่อมโยงสี่ วัตถุประสงค์ของการวิจัยนี้ได้โดยเริ่มต้นที่จะแนะนำพารามิเตอร์การออกแบบที่ดีที่สุดของเพลาข้อเหวี่ยงที่มีอยู่โดยการเปลี่ยนตัวแปรการออกแบบเช่นวารสารเส้นผ่าศูนย์กลางขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง crankpin, เนื้อและอื่น ๆ ที่นี่ถ่วงเพลาข้อเหวี่ยงของสี่กระบอกสูบเครื่องยนต์ดีเซลถูกนำมาเป็นกรณีศึกษา ในกระดาษในปัจจุบันรูปแบบของเพลาข้อเหวี่ยงได้รับการออกแบบในโต๊ะ ANSYS แล้วการวิเคราะได้ดำเนินการภายใต้เงื่อนไขที่โหลดเดียวกัน นี่คือการวิเคราะห์แบบคงที่ได้กระทำเพื่อหาสิ่งที่ผิดปกติสูงสุดและจุดความเครียดสูงสุด นอกเหนือจากสายพันธุ์นี้ขจัดความเครียดและการเสียรูปทรงโดยรวมมีการวางแผนยัง ผลที่ได้เมื่อเทียบกับผลที่มีอยู่และเพลาข้อเหวี่ยงด้วยการออกแบบที่เหมาะสมได้รับเลือก.
คำสำคัญ: เครื่องยนต์สันดาปภายในแน่นอนส่วนวิธีการวิเคราะห์เพลาข้อเหวี่ยง, ANSYS โต๊ะบทนำเพลาข้อเหวี่ยงบางครั้งยากตั้งใจที่จะเหวี่ยงเป็นองค์ประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ซึ่งแปลลูกสูบเคลื่อนที่ของลูกสูบเชิงเส้นเป็นหมุน ความแข็งแรงของเพลาข้อเหวี่ยงความน่าเชื่อถือมีผลต่อและชีวิตของเครื่องยนต์สันดาปภายในส่วนใหญ่ (Haats และ Wambach, 1999) ในช่วงจังหวะการทำงานเมื่อการเผาไหม้ของน้ำมันเชื้อเพลิงที่จะเกิดขึ้นก๊าซเรือนไฟเกิดความดันสูงภายในถัง ความกดอากาศสูงที่จะส่งผ่านเพลาข้อเหวี่ยงก้านสูบ ความดันนี้จะบังคับเพลาข้อเหวี่ยงหมุนอยู่ในชุดของการสนับสนุนแบริ่ง (ที่แบริ่งหลัก) เนื่องจากนี้เพลาข้อเหวี่ยงอยู่ภายใต้ความเครียดดัดและแรงบิดและนำไปสู่การเสียรูปดัดและแรงบิด เพลาข้อเหวี่ยงดังนั้นควรจะมีความแข็งแรง ofsufficient ที่จะแบกความเครียดเหล่านี้ความเฉื่อยและแรงเหวี่ยง. ในกระดาษปัจจุบันเพลาข้อเหวี่ยงของสี่กระบอกสูบเครื่องยนต์ดีเซล (อาทิตย์ Lianke et al., 2007) ถูกนำสำหรับการวิเคราะห์แบบคงที่ FEM (Nitin S Gokhale และแซนเจย์เอส Deshpande 2008) ซอฟแวร์ ANSYS โต๊ะถูกใช้ในการวิเคราะห์รูปแบบเพลาข้อเหวี่ยง ผลของการเทียบเท่า (ฟอนคะเน) ความเครียดและความผิดปกติทิศทาง (Y-ทิศทาง) ที่ได้รับและเมื่อเทียบกับผลที่มีอยู่ (Gu Yingkui และโจว Zhibo 2011) สำหรับเพลาข้อเหวี่ยงที่ดีที่สุดมันก็แสดงให้เห็นว่าผลที่ได้รับจะดีกว่าผลที่มีอยู่ นอกจากนี้การเปลี่ยนรูปรวมสายพันธุ์ยืดหยุ่นเทียบเท่าและความเครียดเฉือนเทียบเท่านอกจากนี้ยังได้วางแผน. เพลาข้อเหวี่ยงแบบและเงื่อนไขการปกครองในงานวิจัยปัจจุบันที่เพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์สี่สูบเป็นเรื่องเกี่ยวกับ 514 มิลลิเมตรยาวก็มีสี่ crankpins และห้าวารสารลูกปืนหลัก . ในการสืบสวนของเราเพลาข้อเหวี่ยงจริงเป็นตัวแทนจากแบบจำลองที่มีรายละเอียดโครงสร้างเช่นเกลาถูกละเว้น ที่ถูกสร้างขึ้นรุ่นเพลาข้อเหวี่ยงและวิเคราะห์โดย ANSYS โต๊ะ รูปแบบของเพลาข้อเหวี่ยงสี่สูบจะแสดงในรูปที่ 1 ตามโครงสร้างของเพลาข้อเหวี่ยงรุ่นเพลาข้อเหวี่ยงถูกตาข่ายโดย solid92 ซึ่งเป็นหนึ่งใน ANSYS ประเภทของแข็ง เกลาของเพลาข้อเหวี่ยงได้รับการ tessellated ตาข่ายองค์ประกอบ จำกัด ของรูปแบบเพลาข้อเหวี่ยงแบบ 3 มิติโดยใช้ ANSYS โต๊ะจะแสดงในรูปที่ 2 วัสดุของเพลาข้อเหวี่ยงเป็น QT800 พารามิเตอร์ทางกายภาพที่ใช้ในการจำลองเพลาข้อเหวี่ยงมีการระบุไว้ในตารางที่ 1 ภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายกันโหลดบน crankpin แต่ละ 20000N.Cylindrical คือสนับสนุนให้กับเพลาข้อเหวี่ยงที่มีอิสระในทิศทางรัศมีและการแก้ไขในทิศทางวงและแกน. การวิเคราะห์รูปแบบการวิเคราะห์คำกริยาได้ดำเนินการโดยใช้ซอฟต์แวร์ ANSYS โต๊ะ สำหรับเพลาข้อเหวี่ยงที่ดีที่สุดผลจะแสดงโดยตัวเลข 3, 4, 5, 6 และ 7 ตามลำดับ. รูปที่ 3 แสดงให้เห็นถึงรูปร่างฟอนคะเนของเพลาข้อเหวี่ยงภายใต้ภาระปกติของ 20000 N. ความเครียดสูงสุดจะพบว่ามี 166.93 เมกะปาสคาลที่ สนับมือศูนย์เพลาวารสาร ค่าของความเครียดสูงสุดคือความเครียดต่ำกว่าอัตราผลตอบแทน 250 MPa สำหรับเหล็กโครงสร้าง รูปที่ 4 แสดงให้เห็นถึงความผิดปกติทิศทาง (Y-ทิศทาง) ซึ่งจะพบว่ามีสูงสุดที่ศูนย์ (0.14006 มิลลิเมตร) ทั้งความเครียดสูงสุดและความผิดปกติทิศทางน้อยกว่าผลที่มีอยู่ รูปที่ 5 และ 6 แสดงให้เห็นถึงแรงเฉือนสูงสุดและความเครียดสูงสุดซึ่งพบว่าเป็น 10.455 และ 4 ตามลำดับ 7.95e- ความผิดปกติรวมนอกจากนี้ยังมุ่งมั่นซึ่งจะแสดงโดยรูปที่ 7 การออกแบบเพลาข้อเหวี่ยงดังนั้นอยู่ภายใต้วงเงินที่ได้รับอนุญาต. ผลการเปรียบเทียบผลการจดจ้องอยู่ในข้อตกลงที่ใกล้ชิดกับผลการทดลอง การเปลี่ยนแปลงในความเครียดฟอน-คะเนเป็น 20.88% การเปลี่ยนแปลงในทิศทางการเปลี่ยนรูปเป็น 33.2% ดังนั้นผล FEA จะดีกว่าที่มีอยู่หนึ่ง เปรียบเทียบผลจะแสดงโดยตารางที่ 2 สรุปข้อสรุปต่อไปนี้สามารถดึงออกมาจากการวิเคราะห์การดำเนินการในการศึกษาครั้งนี้: 1 บนพื้นฐานของการศึกษาในปัจจุบันดำเนินการก็สามารถสรุปได้ว่าพารามิเตอร์การออกแบบของก้านสูบสามารถแก้ไขได้ในวิธีการปรับปรุงเพื่อให้เพียงพอเช่นในผลที่มีอยู่สามารถรับได้. 2 ในระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบน้ำหนักของเพลาข้อเหวี่ยงจะลดลงโดย 193 กรัมซึ่งจะส่งผลในการลดลงของแรงเฉื่อยและแรงเหวี่ยง 3. จากการศึกษาพบว่าพื้นที่จุดความเครียดสูงสุดอยู่ที่สนับมือศูนย์เพลาวารสารหลักและแขนหมุนที่. อ้างอิง1 Gu Yingkui และ Zhibo โจว (2011), "การวิเคราะห์ความแข็งแรงของเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์ดีเซลจาก PRO / E และ ANSYS" การประชุมระหว่างประเทศที่สามในเทคโนโลยีการวัดและการทำงานอัตโนมัติ Mechatronics. 2 Haats J และ Wambach S (1999), "ไดรฟ์เพลาข้อเหวี่ยงน้ำหนักเบาโดยการปลอม" ครั้งเหล็กฉบับ 9 ได้ pp. 346-347. 3 Nitin S Gokhale และแซนเจย์เอส Deshpande (2008), "ปฏิบัติการวิเคราะห์องค์ประกอบ จำกัด " แน่นอนที่จะไม่มีที่สิ้นสุดอินเดีย. 4 อาทิตย์ Lianke, Tang-บิน XueDongxin เพลง Xigeng (2007), "FEA ที่เหมาะสมการออกแบบเครื่องยนต์ดีเซลเพลาข้อเหวี่ยง" Tractor_Farm Transporter ฉบับ 34 (3) ได้ pp. 54-55

ผลลัพธ์ (ไทย) 3:

การวิเคราะห์และการเพิ่มประสิทธิภาพของเพลาข้อเหวี่ยงใช้ CAE
Ravi Kumar เครื่องมือ goel1 * ความเครียด และ harshwadhan sharma1 annima panwar1
เพลาข้อเหวี่ยงเป็นหนึ่งในส่วนที่สำคัญที่สุดในเครื่องยนต์สันดาปภายใน ซึ่งแปลงลูกสูบ + ลูกสูบให้เคลื่อนที่แบบหมุนด้วยกลไกแบบสี่การเชื่อมโยงวัตถุประสงค์ของบทความนี้จะแนะนำการออกแบบพารามิเตอร์ของเพลาข้อเหวี่ยงเดิมโดยการเปลี่ยนการออกแบบตัวแปร เช่น ขนาดเส้นผ่าศูนย์กลาง crankpin วารสารด้วยตัวถ่วงน้ำหนักซะ ฯลฯ ที่นี่ , และเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สี่สูบ ถูกนำมาเป็นกรณีศึกษา ในกระดาษปัจจุบันรูปแบบของเพลาข้อเหวี่ยงถูกออกแบบใน ANSYS Workbench แล้วไฟไนต์เอลิเมนต์วิเคราะห์ภายใต้เงื่อนไขการโหลดเหมือนกัน ที่นี่การวิเคราะห์แบบคงที่ทำเพื่อหาจุดความเค้นสูงสุดและสูงสุดของ . นอกจากสายพันธุ์นี้ แรงเฉือนและการรวมรูปทรงยังวางแผนผลลัพธ์ที่ได้เมื่อเทียบกับที่มีอยู่ผลลัพธ์และเพลาข้อเหวี่ยงด้วยการออกแบบที่เหมาะสม คือ เลือก
คำสำคัญ : เครื่องยนต์สันดาปภายใน การวิเคราะห์เพลาข้อเหวี่ยงวิธีไฟไนต์เอลิเมนต์ ANSYS Workbench

แนะนำเพลาข้อเหวี่ยง บางครั้งก็ย่อข้อเหวี่ยง เป็นส่วนประกอบสำคัญของเครื่องยนต์ลูกสูบลูกสูบเคลื่อนไหวเชิงเส้นซึ่งแปลในการหมุนความแข็งแรงของเพลาข้อเหวี่ยง มีผลต่อความเชื่อมั่นและชีวิตของเครื่องยนต์สันดาปภายใน ( และส่วนใหญ่ haats วัมบาช , 1999 ) ในระหว่างทำงานจังหวะเมื่อการเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเกิดขึ้น หอมหัวใหญ่พัฒนาแรงดันสูงภายในกระบอกสูบ ความดันสูงนี้ส่งผ่านไปยังเพลาข้อเหวี่ยง ผ่านก้านสูบ .ความดันนี้บังคับให้เพลาข้อเหวี่ยงหมุนในชุดรองรับลูกปืน ( แบริ่งหลัก ) เนื่องจากนี้ , เพลาข้อเหวี่ยงอยู่ภายใต้แรงดัดและความเครียดการบิดและนำไปสู่การดัดและการบิดการเสียรูป ดังนั้น เพลาข้อเหวี่ยงจะ ofsufficient แรงแบกความเครียดเหล่านี้ ความเฉื่อยและแรงเหวี่ยงกําลัง
ในกระดาษปัจจุบันเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์สี่สูบ ( Sun Lianke et al . , 2007 ) ถ่ายสำหรับการวิเคราะห์แบบคงที่ การเปรียบเทียบ ( NITIN S gokhale Sanjay S และ deshpande 2008 ) ซอฟต์แวร์ ANSYS Workbench วิเคราะห์เพลาข้อเหวี่ยงแบบ ผลเทียบเท่า ( ฟอน ) ความเครียดและทิศทางการเปลี่ยนรูป ( y-direction ) ได้ และเมื่อเทียบกับผลที่มีอยู่ ( กู yingkui zhibo และโจว ,2011 ) สำหรับการปรับเพลาข้อเหวี่ยง มันแสดงผลที่ดีกว่าผลที่มีอยู่ การแยกจาก ปริมาณเทียบเท่ายืดหยุ่นความเครียดและความเค้นเฉือนเทียบเท่ายังวางแผน เพลาข้อเหวี่ยงและเงื่อนไขขอบเขตแบบ


ในปัจจุบันการวิจัยเครื่องยนต์สี่สูบเพลาข้อเหวี่ยงประมาณ 13 มม. ความยาวมันมีส crankpins 5 หลักเรืองวารสาร ในการสอบสวนของเราเพลาข้อเหวี่ยงจริงถูกแทนด้วยโครงสร้างแบบที่มีรายละเอียด เช่น บ่อซึม ถูกละเลย เพลาข้อเหวี่ยงแบบถูกสร้างขึ้น และวิเคราะห์ข้อมูลโดย ANSYS Workbench . รูปแบบของเพลาข้อเหวี่ยงสี่กระบอกที่แสดงในรูปที่ 1
ตามโครงสร้างของเพลาข้อเหวี่ยง ,เพลาข้อเหวี่ยงแบบตาข่าย โดย solid92 ซึ่งเป็นหนึ่งของ ANSYS แข็งชนิด ปาดของเพลาข้อเหวี่ยงเป็น tessellated . องค์ประกอบจำกัดตาข่ายของ 3-D เพลาข้อเหวี่ยงแบบ ANSYS Workbench จะแสดงในรูปที่ 2 วัสดุของเพลาข้อเหวี่ยงเป็น qt800 . พารามิเตอร์ทางกายภาพที่ใช้ในการจำลองเพลาข้อเหวี่ยงอยู่ในตารางที่ 1
ภายใต้เงื่อนไขที่คล้ายกันภาระในแต่ละ crankpin เป็น 20000n . ทรงกระบอกรองรับให้กับเพลาข้อเหวี่ยงซึ่งมีอิสระในแนวรัศมีและการแก้ไขในแนวและทิศทางตามแนวแกน การวิเคราะห์รูปแบบการวิเคราะห์ Modal

ถูกนำออกมาใช้ ANSYS Workbench ซอฟต์แวร์ ( เพลาข้อเหวี่ยงผลลัพธ์ที่แสดงโดยตัวเลข 3 , 4 , 5 , 6 และ 7 ตามลำดับ
รูปที่ 3 แสดงลักษณะของเพลาข้อเหวี่ยงใต้ฟอนโหลดปกติ 20000 . ความเครียดสูงสุดพบว่าเป็น 166.93 MPa ที่มะเหงกของวารสารศูนย์เพลา ค่าความเค้นสูงสุดเป็นอย่างดีด้านล่างจุดคราก 250 เมกกะสำหรับโครงสร้างเหล็ก รูปที่ 4 แสดงการทิศทาง ( y-direction ) ซึ่งพบได้สูงสุดที่ศูนย์ ( 0.14006 มิลลิเมตร ) ทั้งและทิศทางของความเค้นสูงสุดน้อยกว่าผลที่มีอยู่ รูปที่ 5 และ 6 แสดงสูงสุดความเค้นเฉือนและความเครียดสูงสุดซึ่งจะพบว่ามี 10.455 และ 7.95e - 4 ตามลำดับ รูปทั้งหมดยังกำหนดซึ่งแสดงโดยรูปที่ 7 ดังนั้น การออกแบบเพลาข้อเหวี่ยงอยู่ภายใต้วงเงินอนุญาต

ผลเปรียบเทียบส่วนฟีผลลัพธ์ใกล้บรรลุข้อตกลงกับผลการทดลอง การเปลี่ยนแปลงในความเค้นแบบ von Mises คือ 20.88 % การเปลี่ยนแปลงในการทิศทาง 33.2 เปอร์เซ็นต์ ดังนั้น ฟี ผลลัพธ์ดีกว่าที่มีอยู่ การเปรียบเทียบผลของการแสดงโดยตาราง 2 .

สรุปข้อสรุปต่อไปนี้สามารถวาดจากการวิเคราะห์วัตถุประสงค์ในการศึกษา :
1บนพื้นฐานของปัจจุบัน ศึกษา ปฏิบัติ สรุปได้ว่า การออกแบบพารามิเตอร์ของร็อดเชื่อมต่อที่สามารถแก้ไขได้ในวิธีดังกล่าวเพื่อให้เพียงพอในการปรับปรุงผลที่มีอยู่สามารถรับ
2 . ในระหว่างการเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบ น้ำหนักของเพลาข้อเหวี่ยงก็ลดลง 193 กรัมซึ่งผลในการลดความเฉื่อยและแรงเหวี่ยงกําลัง 3 .พบว่าพื้นที่จุดความเค้นสูงสุดอยู่ที่นิ้วของศูนย์หลักวารสาร และแขนเพลาข้อเหวี่ยง อ้างอิง

1 กู yingkui และโจว zhibo ( 2011 ) , " การวิเคราะห์ความแข็งแรงของเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์ดีเซลใช้ Pro / E และ ANSYS " , การประชุมวิชาการนานาชาติเทคโนโลยี Mechatronics การวัดและระบบอัตโนมัติ
2 . haats J และวัมบาช ( 1999 )" เบาเพลาข้อเหวี่ยงไดรฟ์โดยการปลอม " เหล็กครั้ง , ฉบับที่ 9 , pp . 346-347 .
3 gokhale NITIN s และ deshpande Sanjay S ( 2008 ) , " การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ปฏิบัติเลือกอนันต์ , อินเดีย
4 ซัน Lianke ถังถัง xuedongxin , เพลง xigeng ( 2550 ) , " FEA การออกแบบที่เหมาะสมที่สุดของเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์ ดีเซล " ขนส่ง tractor_farm ฉบับที่ 34 ( 3 ) , pp .
54-55 .