Upload
cosmin
View
234
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
7/23/2019 proiect tneispn sabau
1/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
T.N.E.I.S.P.N.
Profesor : Adrian Sabau
Masterand: Vlad Adrian Constantin
ANALIZA FUNCIONAL, PA!ICULAI!ICONS!UC!IV", MA!"IAL" #I SOLICI!IL"
A$O"LUI CO!I!
1
7/23/2019 proiect tneispn sabau
2/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
olul fun%&ional al arborelui %otit
Arborele cotit transform micarea de translaie a pistonului ntr-o micare derotaie i transmite spre utilizare momentul motor dezvoltat de fora de presiune agazelor. La motoarele policilindrice arborele cotit nsumeaz lucrul mecanic produs defiecare cilindru i-l transmite utilizatorului. Totodat, arborele cotit antreneaz nmicare unele agregate i sisteme auxiliare ale motorului.
ig.!. "ecanism motor prezentat sc#ematic
Constru%&ia arborelui %otit
Arborele cotit este alctuit dintr-un numr de coturiegal cu numrul cilindrilor $la motoarele n linie- sau cu %umtatea numrului de cilindri $ la motoarele n &. Lar'ndul su, fiecare cot este format din dou braei unfus manetoncare se articuleazcu capul bielei. (n unele cazuri )n special la motoarele rapide i semirapide*, pentru
ec#ilibrare, pe brae, n partea opus manetoanelor, se monteaz contragreuti .Legtura dintre coturi este realizat prin intermediul unor fusuri de reazem, numitefusuri palier. +onsider'nd i fusurile palier de la extremitile arborelui cotit, rezult c,n mod obinuit, un arbore are )i!* fusuri palier la motoarele n linie i )i!* fusuripalier la cele n &. La motoarele de puteri foarte mici, fusurile palier intermediare potlipsi, legtura dintre coturi realiz'ndu-se prin intermediul unui bra comun, oblic.
2
7/23/2019 proiect tneispn sabau
3/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
ig.. Arbore cotit pentru motor cu / pistoane
0artea arborelui cotit care transmite spre utilizare momentul motor )este cuplatcu consumatorul* se numete partea posterioar, iar, n opoziie cu ea, cealaltextremitate se numetepartea frontal. La partea posterioar se prelucreaz o flan decare se prinde volantulcu coroana dinat. Aceast pies asigur o uniformizare a vitezeiung#iulare a arborelui cotit.
ig. +onfiguraie arbore cotit pentru un motor cu / cilindrii
1atorit micrii alternative a pistoanelor i variaiei n limite largi a presiuniifluidului motor, rezult variaii importante ale momentului motor i, implicit, a vitezeiung#iulare de rotaie. 0entru ca aceste variaii s nu devin suprtoare, se monteazvolantul care are o mas )implicit moment de inerie* ridicat. 1rept urmare, el %oacrolul de acumulator de energie, nmagazin'nd, n condiii de variaie limitat a vitezei de
3
7/23/2019 proiect tneispn sabau
4/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
rotaie, excedentul de energie mecanic produs de motor. Atunci c'nd, n aceleaicondiii, motorul devine deficitar, n raport cu consumatorul, sub aspectul energieimecanice reclamate de acesta, volantul cedeaz energia nmagazinat.
La partea anterioar a arborelui cotit, se monteaz, prin pan, o roat dinat
pentru antrenarea agregatelor i mecanismelor auxiliare. (n unele cazuri, n aceast zoneste montat i amortizorul de vibraii.
0entru a obine o funcionare c't mai uniform a motorului, este necesar caintervalele care separ funcionarea succesiv a cilindrilor s fie egale i, n consecin,decala%ele ung#iulare dintre coturile arborelui cotit s fie egale. "otoarele la care esteasigurat aceast condiie poart denumirea de motoare cu aprinderi uniform repartizate.Aceast soluie atrage dup sine i alte avanta%e privind ec#ilibra%ul de ansamblu almotorului i, n consecin, marea ma%oritate a motoarelor n linie se construiesc cuaprinderi uniform repartizate.
0entru a stabili poziia ung#iular relativ a coturilor, se construiete steauamanivelelor. Aceasta reprezint configuraia geometric obinut prin proiectareaplanurilor coturilor pe un plan normal la axa arborelui cotit )fig. .2 *.
La motoarele cu simpl aciune, decalajul unghiular dintre dou aprinderisuccesive )dintre coturile arborelui cotit* rezult prin mprirea perioadei ciclului motor3
'%i%lu( )* +AC- ./012
la numrul i de cilindri ai motorului3
34 ( '%i%lu5i ()* 5i +AC- ./0/2
(n urmtorul tabel sunt prezentate stelele manivelelor pentru cele mai uzualetipuri de motoare n linie3
4
7/23/2019 proiect tneispn sabau
5/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
!ab0 10 Stelele 6ani7elelor 8entru 6otoare 9n linie, %u a8rinderi unifor6re8artiate
Tipmotor
i4 i42 i4/ i45 i46
/ timpi
5
7/23/2019 proiect tneispn sabau
6/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
timpi
Tipmotor
i47 i48 i49 i4!: i4!!
6
7/23/2019 proiect tneispn sabau
7/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
/ timpi
timpi
7
7/23/2019 proiect tneispn sabau
8/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
(n funcie de numrul de timpi ) i de numrul de cilindri i , se definesc mai multereguli de construire a stelei manivelelor, precizate de cerinele de ec#ilibrare amotorului cu aprinderi uniform repartizate i cilindrii n linie3
a* la motoarele n patru timpi i numr par de cilindri, manivelele sunt dou c'te dou n
faz; o mai bun ec#ilibrare se obine prin utilizarea arborilor cotii cu plan central desimetrie )arbori la care manivelele n faz sunt dispuse la egal distan de mi%locul lui*;b* la motoarele n doi timpi )indiferent de i * i la cele n patru timpi cu numr impar de
cilindri, manivelele sunt uniform distribuite n %urul axei de rotaie a arborelui cotit; i nacest caz poate fi realizat o simetrie a arborelui prin dispunerea manivelelor n opoziiela egal distan de mi%locul arborelui )pentru i par* sau a manivelelor simetric dispusefa de manivela median la egal distan de aceasta )pentru i impar*.
(n cazul motoarelor n V )n exclusivitate n patru timpi* exist dou soluiiposibile3
a* dac i este divizibil cu /, se utilizeaz un arbore cotit cu plan central de simetrie al unui
motor n patru timpi cu i cilindri;b* dac i nu este divizibil cu /, se utilizeaz arborele cotit al unui motor n doi timpi cu icilindri )eventual simetric*.
0entru o anumit configuraie a arborelui cotit exist mai multe ordini deaprindere posibile.
7/23/2019 proiect tneispn sabau
9/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
ig. /. +onfiguraii ale braelor
Racordarea fusurilor cu braulse face prin intermediul unui prag )fig. 5..a*, curaze de racordare mari )fig. 5..b* sau cu racordare cu dega%ri )fig. 5..c*.
ig. 5. ?acordarea fusurilor0entru a reduce greutatea arborelui i forele centrifuge, fusurile pot fi gurite.
Aceasta duce la mrirea rezistenei la oboseal, cele mai eficiente fiind fusurile cu gurin form de butoi.
Ungerea arborelui cotit se realizeaz cu ulei sub presiune. Lagrele suntalimentate cu ulei cu a%utorul unor canale practicate n arbore. (n cazul fusurilor gurite,se utilizeaz conducte de conducere a uleiului )fig. 6.a*. Atunci c'nd se utilizeaz canaleobinuite, este necesar etanarea fusurilor cu capace nurubate )fig. 6.b* sau cu capacefixate cu tirani )fig. 6.c*.
Contragreutile care pot fi montate pe braele arborelui cotit micoreaz forelede inerie ale maselor cu micare de rotaie, ns agraveaz vibraiile de rsucire alearborelui. 1e aceea, n mod obinuit, contragreutile ec#ilibreaz doar /:@5: dinforele de inerie de rotaie.
9
7/23/2019 proiect tneispn sabau
10/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
ig. 6. >ngerea fusurilor arborelui
Soli%it
7/23/2019 proiect tneispn sabau
11/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
Materialele de fabri%a&ie"aterialul de fabricaie a arborelui cotit depinde de procedeul de fabricaie i de
dimensiunile arborelui. Arborele cotit se confecioneaz prin for%are sau prin turnare.
Arborii confecionai prin for%are se realizeaz din oel, iar cei turnai, din oel sau font.Turnarea este un procedeu mai nou, prezent'nd urmtoarele avanta%e3a* reducerea consumului de material;b* realizarea uoar a formei tubulare;c* realizarea uoar a formelor optime impuse de necesitile de ec#ilibrare i de solicitarea
la oboseal.Celurile folosite sunt3 CL+ /5, CL+ 6:, precum i oelurile aliate cu +r, Bi, "o,
&. onta posed caliti mai bune de turnare dec't oelul.
7/23/2019 proiect tneispn sabau
12/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
Simulation ofCrank shaft
Designer: SolidworksStudy name: SimulationXpress
Studynalysis type:Stati!
Ta"le of ContentsDescri!i"#$Error# $ookmark not
de%ned.Ass%&!i"#sError# $ookmark not
de%ned.
M"'e( I#)"r&*!i"#$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$10M*!eri*( +r"er!ies$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$11,"*'s *#' -i.!%res$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$12Mes/ I#)"r&*!i"#$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$13S!%' Res%(!s$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$15C"#c(%si"#$$Error# $ookmark not
de%ned.
12
7/23/2019 proiect tneispn sabau
13/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
13
7/23/2019 proiect tneispn sabau
14/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
&odel Information
&odel name: Crank shaftCurrent Con%guration: ' in line
Solid $odiesDo!ument
Name and(eferen!e
Treateds
)olumetri!Properties
Do!umentPath*Date&odi%ed
(e+ol+e,
Solid$ody
&ass:-.-/'0 kg
)olume:1.112,-232 m4,Density:5/1kg*m4,6eight:-55.3
,, N
D:7"i"liote
!asldprt7ar"ore7Cr
ankshaft.S8DP(T
14
7/23/2019 proiect tneispn sabau
15/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
&aterial Properties
&odel(eferen!e
PropertiesComponent
s
Name: ISI0,01 Steel9normalied
&odeltype:
8inearElasti!Isotropi!
Defaultfailure
!riterion:
;nknown
(e+ol+e,?>Crankshaft?
15
7/23/2019 proiect tneispn sabau
16/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
8oads and @iAtures
@iAture
name
@iAture Image @iAture Details
@iAedB-
Entities: 2 fa!e>s?Type: @iAed
eometry
8o
adname
8oad Image 8oad Details
@or!eB-
Entities: - fa!e>s?- plane>s?
(eferen!e: nDlem
Type: pplyfor!e
)alues: BBB9 BBB90,11 N
@or!eB2
Entities: - fa!e>s?- plane>s?
(eferen!e: nDlem
Type: pplyfor!e
)alues: BBB9 BBB9B5131 N
16
7/23/2019 proiect tneispn sabau
17/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
&esh Information&esh type S"(i' Mes/
&esher ;sed: S!*#'*r' &es/
utomati! Transition: OIn!lude &esh uto 8oops: O
Fa!o"ian points 4 +"i#!s
Element Sie 1 2277 &&
Toleran!e 0$661387 &&
&esh Guality High
&esh Information B Details
Total Nodes 57008Total Elements 35689
&aAimum spe!t (atio 32$893
of elements with spe!t(atio J ,
79$5
of elements with spe!t(atio K -1
0$619
of distortedelements>Fa!o"ian?
0
Time to !ompletemesh>hhLmmLss?:
000015
Computer name:
17
7/23/2019 proiect tneispn sabau
18/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
18
7/23/2019 proiect tneispn sabau
19/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
Study (esults
Name Type &in &aA
S!ress VON "# MisesS!ress
0$00096415N&2
N"'e 56051
1$70919N&2
N"'e 3
Crank shaftBSimulationXpress StudyBStressBStress
19
7/23/2019 proiect tneispn sabau
20/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
Name Type &in &aDis(*ce&e#! URES Res%(!*#!
Dis(*ce&e#!0 &&N"'e 47
0$5&&
N"
Crank shaftBSimulationXpress StudyBDispla!ementBDispla!ement
20
7/23/2019 proiect tneispn sabau
21/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
Name TypeDe)"r&*!i"# De)"r&e' S/*e
Crank shaftBSimulationXpress StudyBDispla!ementBDeformation
Name Type &in &aA-*c!"r ") S*)e! M*. "# Mises
S!ress4$15403N"'e 33782
7$364eN"'e
21
7/23/2019 proiect tneispn sabau
22/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
Name Type &in &aA
Crank shaftBSimulationXpress StudyB@a!tor of SafetyB@a!tor of Safety
.
22
7/23/2019 proiect tneispn sabau
23/23
UNIVERSITATEA MARITIM DIN CONSTANA
23