ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพภายหลังฉากที่ดูง่ายๆนี้ มีส่วนประกอบที่สําคัญ ที่ทนต่อความเครียดที่ไม่จินตนาการได้ในฐานะหนึ่งขององค์ประกอบหลักของเครื่องยนต์ ความน่าเชื่อถือของแกนโค้ง มีผลต่อการทํางานของเครื่องยนต์โดยตรง และอายุยืนแต่ วิศวกร จะ ทํา อย่าง ไร ให้ การ ทํางาน ที่ มี ความ มั่นคง ใน สภาพ ที่ เหนื่อย เหนื่อย อย่าง สุด ยาก และ ป้องกัน การ พลาด ที่ เกิด จาก ความ เหนื่อย?
ในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน แค้งช็อฟต์ทําหน้าที่สําคัญในการแปลงการเคลื่อนไหวของพิสตันเป็นแรงหมุนที่ขับเคลื่อนยานยนต์และอุปกรณ์การทํางานร่วมกับหัวกระบอก, แผงเชื่อม, คามแชฟต์, และบล็อกของเครื่องยนต์, แค้งแชฟท์ทนภาระไดนามิกที่ซับซ้อนและซ้ําซ้ําตลอดอายุการใช้งานของพวกเขา
อภาระเหล่านี้ประกอบด้วยแรงที่เกิดจากการกดแรงเผาไหม้ของกระบอก และแรงเฉื่อยจากการกระจายมวลที่ไม่เท่าเทียมกันลักษณะโครงสร้าง เช่น แครงปิ้นฟิลเล็ตและรูน้ํามัน สร้างโซนความเครียดในฐานะที่เป็นรูปแบบการล้มเหลวที่ทั่วไปที่สุดในแกนโค้ง ความเหนื่อยหักสามารถทําให้เกิดความเสียหายของเครื่องยนต์อย่างรุนแรงและอุบัติเหตุอันตรายอย่างเป็นไปได้ ทําให้การตรวจสอบความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งจําเป็น
ความท้าทายในการออกแบบที่ทันสมัย รวมถึงความต้องการในการบรรจุภาระที่สูงขึ้น, น้ําหนักเบาลง, ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น, และวงจรภาระที่สั้นลงวิธีการออกแบบแบบดั้งเดิมที่พึ่งพาประสบการณ์และการทดสอบทางกายภาพ พิสูจน์ว่าใช้เวลาและมีค่าใช้จ่ายการวิเคราะห์วิศวกรรมที่ได้รับการช่วยเหลือจากคอมพิวเตอร์ (CAE) ตอนนี้ทําให้สามารถคาดการณ์และปรับปรุงผลการทํางานในช่วงช่วงการออกแบบตอนแรก โดยลดเวลาในการพัฒนาลงอย่างสําคัญ และเพิ่มความน่าเชื่อถือ
การวิจัยนี้นําเสนอแนวทางการพัฒนาที่ครบวงจรที่ใช้ CAE สําหรับแกนโค้งของเครื่องยนต์ดีเซลสี่กลม ตั้งแต่การออกแบบแนวคิดจนถึงการรับรองสุดท้ายวิธีการรวมระยะวิเคราะห์หลักเหล่านี้:
3.1 การใช้ภาระและเงื่อนไขขอบเขต
การจําลองภาระที่แม่นยําเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์ CAE ที่แม่นยํา นักวิจัยใช้แรงเฉพาะกล่องตามลําดับการเผาการจําลองการหมุนแกนโค้งเต็ม 2 ครั้ง เพื่อครอบคลุมเหตุการณ์การเผาไหม้ทั้งหมด. ผลมาจากแผนภูมิมุมแรงดัน-กริง (P-θ), ความจุไดนามิกถูกนําไปใช้ในฐานะฟังก์ชันมุม / เวลาที่ขึ้นอยู่กับสถานที่ที่ตรงกันวงจรหมุนแบ่งเป็น 360 ขั้นตอนสําหรับความละเอียด.
สภาพขอบจําลองข้อจํากัดการติดตั้งจริง หน่วยบันทึกหักหลักได้รับการสนับสนุนแบบคงที่หรือหักเพื่อจําลองการเชื่อมต่อบล็อกเครื่องข้อพิจารณาเพิ่มเติมประกอบด้วยผลของหนังน้ํามันเล็บ, ซึ่งลดการขัดแย้งในขณะที่ส่งผลต่อลักษณะการสั่นสะเทือน
3.2 การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนอิสระ
ขั้นตอนนี้จะระบุความถี่ของสั่นสะเทือนธรรมชาติ และรูปแบบแบบที่ตรงกันเอง โดยไม่ต้องตื่นเต้นภายนอกนักวิเคราะห์แยกแกนโค้งเป็นองค์ประกอบการคํานวณ เพื่อแก้สมการเคลื่อนไหวผลลัพธ์จะนําการปรับโครงสร้างปรับความแข็งหรือการกระจายมวล เพื่อย้ายความถี่ธรรมชาติออกจากช่วงการตื่นเต้นในการทํางานและหลีกเลี่ยงการสะท้อน
3.3 การประเมินความแข็งแรงในการบิดและการบิด
ในฐานะตัวชี้วัดสําคัญของความต้านทานต่อการบิด, ค่าความแข็งของบิดและ torsion ได้คํานวณผ่านการจําลององค์ประกอบที่มีจุดจํากัด โดยใช้แรงกระตุ้นหรือแรงหมุน.การปรับปรุงความแข็งที่มากเกินไปจากความแข็งที่ไม่เพียงพอสามารถเสี่ยงการปิดกระบอก (บิด) หรือลดกําลังการออก (การบิด)ผลการค้นพบบอกปริมาณหรือการปรับปรุงวัสดุเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
3.4 การกําหนดตัวประกอบความเครียด
ความไม่ต่อเนื่องทางกณิตศาสตร์ เช่น การเปลี่ยนฟิลเล็ตและรูน้ํามัน สร้างความเครียดที่เข้มข้นค่า SCF (อัตราสัมพันธ์ของความดันสูงสุดกับความดันนามินาล) ได้ผลมาจากการคํานวณเมชิงและสนามความดันขององค์ประกอบปลายที่ละเอียดผลลัพธ์นําไปสู่การปรับปรุงทางกณิตศาสตร์ เช่น ขนาดรัศมีของฟิลเล่ที่ขยายขึ้นหรือโปรไฟล์การเปลี่ยนแปลงที่ปรับปรุงเพื่อลดความเข้มข้น
3.5 การจําลองไดนามิกระยะสั้น
การวิเคราะห์ที่พัฒนานี้จับการกระทําของระบบที่ขึ้นอยู่กับเวลารวมถึงอัตราเฉื่อย, ความอ่อนแอ, และผลที่ไม่ตรงกันและพูลี่. การจําลองฉากในโลกจริง การเริ่มต้น, ความเร่ง, ความช้าลง การวิเคราะห์สร้างการย้าย, ความเร็ว, ความเร่ง, และประวัติความเครียดสําหรับการประเมินความเหนื่อยล้า
3.6 การคาดการณ์ชีวิตที่เหนื่อยล้า
โดยใช้ประวัติความเครียดชั่วคราวเป็นข้อมูลเข้า โปรแกรมการวิเคราะห์ความเหนื่อยล้าใช้ S-N หรือ ε-N โมเดลโค้งเพื่อคํานวณความเสียหายสะสมจากภาระจักรเมื่อการสะสมความเสียหายถึงขั้นต่ําสําคัญความสามารถคาดการณ์นี้บอกความคาดหวังชีวิตการออกแบบและตารางบํารุงรักษา
ผล CAE ทําให้สามารถกําหนดมาตรฐานมิติ, การเลือกวัสดุ และกระบวนการรักษาความร้อนโดยใช้ข้อมูลการออกแบบฟิลเล่ที่เสริม, หรือกลยุทธ์การลดน้ําหนัก ผู้วิศวกรยังต้องประสานงานปารามิเตอร์ของแกนโค้งกับองค์ประกอบที่อยู่ใกล้เคียงกัน
วิธีการนี้ที่ใช้ CAE ให้การประเมินผลการทํางานของแกนโค้งอย่างครบถ้วน ตั้งแต่แนวคิดแรกจนถึงการรับรองสุดท้าย โดยรวมการวิเคราะห์การสั่นการแผนภูมิปริมาณความเครียด, ทันทีไดนามิก, และการคาดการณ์ความเหนื่อยล้าสามารถปรับปรุงเป้าหมายที่ลดเวลาการพัฒนาและต้นทุนในขณะที่ปรับปรุงความน่าเชื่อถือบทบาทที่ขยายตัวในการออกแบบแกนโค้งจะยังคงขับเคลื่อนนวัตกรรมในการทํางานของเครื่องยนต์และความทนทาน.
ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพ ภาพภายหลังฉากที่ดูง่ายๆนี้ มีส่วนประกอบที่สําคัญ ที่ทนต่อความเครียดที่ไม่จินตนาการได้ในฐานะหนึ่งขององค์ประกอบหลักของเครื่องยนต์ ความน่าเชื่อถือของแกนโค้ง มีผลต่อการทํางานของเครื่องยนต์โดยตรง และอายุยืนแต่ วิศวกร จะ ทํา อย่าง ไร ให้ การ ทํางาน ที่ มี ความ มั่นคง ใน สภาพ ที่ เหนื่อย เหนื่อย อย่าง สุด ยาก และ ป้องกัน การ พลาด ที่ เกิด จาก ความ เหนื่อย?
ในเครื่องยนต์เผาไหม้ภายใน แค้งช็อฟต์ทําหน้าที่สําคัญในการแปลงการเคลื่อนไหวของพิสตันเป็นแรงหมุนที่ขับเคลื่อนยานยนต์และอุปกรณ์การทํางานร่วมกับหัวกระบอก, แผงเชื่อม, คามแชฟต์, และบล็อกของเครื่องยนต์, แค้งแชฟท์ทนภาระไดนามิกที่ซับซ้อนและซ้ําซ้ําตลอดอายุการใช้งานของพวกเขา
อภาระเหล่านี้ประกอบด้วยแรงที่เกิดจากการกดแรงเผาไหม้ของกระบอก และแรงเฉื่อยจากการกระจายมวลที่ไม่เท่าเทียมกันลักษณะโครงสร้าง เช่น แครงปิ้นฟิลเล็ตและรูน้ํามัน สร้างโซนความเครียดในฐานะที่เป็นรูปแบบการล้มเหลวที่ทั่วไปที่สุดในแกนโค้ง ความเหนื่อยหักสามารถทําให้เกิดความเสียหายของเครื่องยนต์อย่างรุนแรงและอุบัติเหตุอันตรายอย่างเป็นไปได้ ทําให้การตรวจสอบความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งจําเป็น
ความท้าทายในการออกแบบที่ทันสมัย รวมถึงความต้องการในการบรรจุภาระที่สูงขึ้น, น้ําหนักเบาลง, ประสิทธิภาพที่ดีขึ้น, และวงจรภาระที่สั้นลงวิธีการออกแบบแบบดั้งเดิมที่พึ่งพาประสบการณ์และการทดสอบทางกายภาพ พิสูจน์ว่าใช้เวลาและมีค่าใช้จ่ายการวิเคราะห์วิศวกรรมที่ได้รับการช่วยเหลือจากคอมพิวเตอร์ (CAE) ตอนนี้ทําให้สามารถคาดการณ์และปรับปรุงผลการทํางานในช่วงช่วงการออกแบบตอนแรก โดยลดเวลาในการพัฒนาลงอย่างสําคัญ และเพิ่มความน่าเชื่อถือ
การวิจัยนี้นําเสนอแนวทางการพัฒนาที่ครบวงจรที่ใช้ CAE สําหรับแกนโค้งของเครื่องยนต์ดีเซลสี่กลม ตั้งแต่การออกแบบแนวคิดจนถึงการรับรองสุดท้ายวิธีการรวมระยะวิเคราะห์หลักเหล่านี้:
3.1 การใช้ภาระและเงื่อนไขขอบเขต
การจําลองภาระที่แม่นยําเป็นพื้นฐานของการวิเคราะห์ CAE ที่แม่นยํา นักวิจัยใช้แรงเฉพาะกล่องตามลําดับการเผาการจําลองการหมุนแกนโค้งเต็ม 2 ครั้ง เพื่อครอบคลุมเหตุการณ์การเผาไหม้ทั้งหมด. ผลมาจากแผนภูมิมุมแรงดัน-กริง (P-θ), ความจุไดนามิกถูกนําไปใช้ในฐานะฟังก์ชันมุม / เวลาที่ขึ้นอยู่กับสถานที่ที่ตรงกันวงจรหมุนแบ่งเป็น 360 ขั้นตอนสําหรับความละเอียด.
สภาพขอบจําลองข้อจํากัดการติดตั้งจริง หน่วยบันทึกหักหลักได้รับการสนับสนุนแบบคงที่หรือหักเพื่อจําลองการเชื่อมต่อบล็อกเครื่องข้อพิจารณาเพิ่มเติมประกอบด้วยผลของหนังน้ํามันเล็บ, ซึ่งลดการขัดแย้งในขณะที่ส่งผลต่อลักษณะการสั่นสะเทือน
3.2 การวิเคราะห์การสั่นสะเทือนอิสระ
ขั้นตอนนี้จะระบุความถี่ของสั่นสะเทือนธรรมชาติ และรูปแบบแบบที่ตรงกันเอง โดยไม่ต้องตื่นเต้นภายนอกนักวิเคราะห์แยกแกนโค้งเป็นองค์ประกอบการคํานวณ เพื่อแก้สมการเคลื่อนไหวผลลัพธ์จะนําการปรับโครงสร้างปรับความแข็งหรือการกระจายมวล เพื่อย้ายความถี่ธรรมชาติออกจากช่วงการตื่นเต้นในการทํางานและหลีกเลี่ยงการสะท้อน
3.3 การประเมินความแข็งแรงในการบิดและการบิด
ในฐานะตัวชี้วัดสําคัญของความต้านทานต่อการบิด, ค่าความแข็งของบิดและ torsion ได้คํานวณผ่านการจําลององค์ประกอบที่มีจุดจํากัด โดยใช้แรงกระตุ้นหรือแรงหมุน.การปรับปรุงความแข็งที่มากเกินไปจากความแข็งที่ไม่เพียงพอสามารถเสี่ยงการปิดกระบอก (บิด) หรือลดกําลังการออก (การบิด)ผลการค้นพบบอกปริมาณหรือการปรับปรุงวัสดุเพื่อเพิ่มความแข็งแรง
3.4 การกําหนดตัวประกอบความเครียด
ความไม่ต่อเนื่องทางกณิตศาสตร์ เช่น การเปลี่ยนฟิลเล็ตและรูน้ํามัน สร้างความเครียดที่เข้มข้นค่า SCF (อัตราสัมพันธ์ของความดันสูงสุดกับความดันนามินาล) ได้ผลมาจากการคํานวณเมชิงและสนามความดันขององค์ประกอบปลายที่ละเอียดผลลัพธ์นําไปสู่การปรับปรุงทางกณิตศาสตร์ เช่น ขนาดรัศมีของฟิลเล่ที่ขยายขึ้นหรือโปรไฟล์การเปลี่ยนแปลงที่ปรับปรุงเพื่อลดความเข้มข้น
3.5 การจําลองไดนามิกระยะสั้น
การวิเคราะห์ที่พัฒนานี้จับการกระทําของระบบที่ขึ้นอยู่กับเวลารวมถึงอัตราเฉื่อย, ความอ่อนแอ, และผลที่ไม่ตรงกันและพูลี่. การจําลองฉากในโลกจริง การเริ่มต้น, ความเร่ง, ความช้าลง การวิเคราะห์สร้างการย้าย, ความเร็ว, ความเร่ง, และประวัติความเครียดสําหรับการประเมินความเหนื่อยล้า
3.6 การคาดการณ์ชีวิตที่เหนื่อยล้า
โดยใช้ประวัติความเครียดชั่วคราวเป็นข้อมูลเข้า โปรแกรมการวิเคราะห์ความเหนื่อยล้าใช้ S-N หรือ ε-N โมเดลโค้งเพื่อคํานวณความเสียหายสะสมจากภาระจักรเมื่อการสะสมความเสียหายถึงขั้นต่ําสําคัญความสามารถคาดการณ์นี้บอกความคาดหวังชีวิตการออกแบบและตารางบํารุงรักษา
ผล CAE ทําให้สามารถกําหนดมาตรฐานมิติ, การเลือกวัสดุ และกระบวนการรักษาความร้อนโดยใช้ข้อมูลการออกแบบฟิลเล่ที่เสริม, หรือกลยุทธ์การลดน้ําหนัก ผู้วิศวกรยังต้องประสานงานปารามิเตอร์ของแกนโค้งกับองค์ประกอบที่อยู่ใกล้เคียงกัน
วิธีการนี้ที่ใช้ CAE ให้การประเมินผลการทํางานของแกนโค้งอย่างครบถ้วน ตั้งแต่แนวคิดแรกจนถึงการรับรองสุดท้าย โดยรวมการวิเคราะห์การสั่นการแผนภูมิปริมาณความเครียด, ทันทีไดนามิก, และการคาดการณ์ความเหนื่อยล้าสามารถปรับปรุงเป้าหมายที่ลดเวลาการพัฒนาและต้นทุนในขณะที่ปรับปรุงความน่าเชื่อถือบทบาทที่ขยายตัวในการออกแบบแกนโค้งจะยังคงขับเคลื่อนนวัตกรรมในการทํางานของเครื่องยนต์และความทนทาน.
