Belsőégésű motor hengerfej geometriai érzékenység-vizsgálata Geometriai építőelemek változtatásának hatása a hengerfej szilárdsági viselkedésére

Átírás

1 Belsőégésű motor hengerfej geometriai érzékenység-vizsgálata Geometriai építőelemek változtatásának hatása a hengerfej szilárdsági viselkedésére Néhány példa a C3D Műszaki Tanácsadó Kft. korábbi munkáiból Hengerfejek jellegzetes kialakításai és folyamatai Számítási eljárások Vizsgálati szimulációs modell (Pro/MECHANICA) Geometriai érzékenység-vizsgálat kitűzött céljai A tanulmány eredményeinek összefoglalása

2 Néhány példa a C3D Műszaki Tanácsadó Kft. korábbi munkáiból Általános szilárdsági számítások Munkadarab paletta robot von Mises feszültség eloszlás a kritikus keresztmetszetben

3 Néhány példa a C3D Műszaki Tanácsadó Kft. korábbi munkáiból Kompozit anyagok számításai Kompozit rétegrend definició (anyag, szálirány, rétegvastagság) Tanulmány kerékpár 3D modellje von Mises feszültség eloszlás a kritikus keresztmetszetben Hasin-féle mátrix szakadást jelző index eloszlása

4 Néhány példa a C3D Műszaki Tanácsadó Kft. korábbi munkáiból Technológiai szimulációk Hidroformázás szimuláció, törésmechanikai anyagjellemzők figyelembe vételével Kisrepülő üzemanyag tartály mélyhúzás szimuláció

5 Néhány példa a C3D Műszaki Tanácsadó Kft. korábbi munkáiból Áramlástani szimulációk (CFD) Szárny 3D modell (kompozit hossz- és kereszt tartók, nylon szárny felület, acél bekötő betétek) 2D-s áramlástechnikai szárnyprofil optimalizálás

6 Hengerfejek jellegzetes kialakításai és folyamatai Miért érdekes ezzel foglalkozni? Keveset tudunk a hengerfejek belső kialakításának hatásairól Gázcsere folyamat Hűtési rendszer: Hagyományos (down-top) hűtés Fordított irányú (top-down) hűtés Szelepvezérlés: Szívó motor Turbó feltöltött motor Alulvezérelt (OHV) Felülről vezérelt (SOHC v. DOHC) Üzemanyag ellátási rendszer Károsanyag kibocsátás határérték (EURO4, EURO5...) EGR, SCR

7 Számítási eljárások CAD modell Vízoldali CFD számítás Hőátadási tény., ref. hőmérséklet hálózás hálózás hálózás Szilárdsági végeselem modell Gázoldali CFD számítás Hőátadási tény., ref. hőmérséklet Hőtani számítás Hőmérséklet eloszlás Szilárdsági számítás Terhelések: Szerelésből adódó terhelések (hengerfej csavarok előfeszítése) Bizt. tényező nem felel meg Termo-mechanikai kifáradási ellenőrzés Üzemi terhelések (égési csúcsnyomás) Bizt. tényező megfelel OK

8 Vizsgálati szimulációs modell (Pro/ENGINEER, Pro/MECHANICA) Szívó csatorna Topdeck Kipufogó csatorna Middledeck Firedeck szelep injektor Topdeck felső bordázat

9 Hőtani számítási modell Peremfeltételek Előírt hőmérséklet mező a szívó (80 C) és kipufogó csatorna (600 C) belső felületein Hőátadási tényezők és referencia hőmérsékletek a hűtővíz tér különböző részein konstansként kezelve (felső víztér, alsó víztér középső és firedeck-el érintkező felületein) Hőterhelések Hőfluxus megadása, az egy hengerben felszabaduló hőenergia firedeck-re jutó értékével

10 Szilárdsági számítási modell Peremfeltételek referencia pont Egy henger szegmens miatt, hossz irányban való megfogás A firedeck hengerpersellyel érintkező felületén függőleges megfogás A henger közép tengely és firedeck metszésében lévő referencia pont keresztirányú megfogása, a pont merev kikötése az injektor furat éléhez Mechanikai terhelések Hengerfej leszorító csavarok előfeszítő erői (M16 csavar 10.7 kn) A hengerben kialakuló égési csúcsnyomás a firedeck hengerfuratra eső felületén (190 bar)

11 Geometriai érzékenység-vizsgálat kitűzött céljai Építőelemek méret változtatása Felső bordázat topológiai optimalizálása k. borda 5 k. borda 4 b. borda 3 vtd vmd k. borda 6 b. borda 6 b. borda 5 αmd k. borda 3 b. borda 1 b. borda 4 vfd A cél annak a meghatározása, hogy a kijelölt k. borda 1 k. borda 2 b. borda 2 A cél annak a meghatározása, hogy a topdeck felső méretek változtatásának milyen hatása van a bordázatában mely bordák szerepe a legnagyobb és hengerfej merevségi jellemzőire (referencia pont legkisebb a hengerfej merevségi jellemzőire (referencia elmozdulása, max. von Mises feszültség a szerkezetben) pont elmozdulása, max. von Mises feszültség a szerkezetben)

12 A tanulmány eredményei Méret változtatás hatásai 7.3% 54.5% 9.3% 4.7%

13 A tanulmány eredményei Felső bordázat topológiai optimalizációja Külső bordázat eredményei Az összes borda kombinációval való számítások eredménye, hogy a 2-es és 5-ös külső bordák merevítő hatása a legnagyobb a hengerfejre, a 6-os külső bordáé a legkisebb Belső bordázat eredményei Az összes borda kombinációval való számítások eredménye, hogy a 3-as és 4-es belső bordák merevítő hatása a legnagyobb a hengerfejre

14 Köszönöm a figyelmet! Kérem látogassa meg cégünk honlapját a címen. Szabó Zoltán szabo.zoltan@c3d.hu Tel: 1/