Proiectare și analiză a bielei pentru reducerea greutății și a stresului; IJERT

Acces deschis

Proiectare și analiză a bielei pentru reducerea greutății și a stresului

Dr. B S N Murthy1, K. Adarsh Kumar2, Mohammed Abdul Shafeeq3, S. Sai Sundara Praveen4

1 profesor asociat, 2 profesor asistent, 3,4 studenți,

1,2,3,4Dept. de inginerie mecanică, GIT, GITAM,

Visakhapatnam-530 045, Andhra Pradesh, India.

Cuvinte cheie: - Reducerea stresului, biela, analiza elementelor finite.

Biela este partea principală a motorului. Se rotește arborele manivelei care ajută motorul oricărui vehicul să își rotească roțile. Este situat între manivela și pistonul motorului. Este proiectat pentru a rezista la solicitările provocate de combustie și mișcarea pistonului. Este o componentă ușoară. Ar trebui să reziste cu sarcini de putere mai mari, deși are o greutate mai mică. Scopul principal al tijei de legătură este de a asigura deplasarea fluidului între pistoane și arborele cotit și, prin urmare, tija de legătură se află sub o tensiune extraordinară din cauza sarcinii reprezentate de piston. La construirea unui motor de înaltă performanță, o mare atenție este acordată bielelor. Cea mai eficientă caracteristică a bielei ar trebui să fie forma uniformă.

Secțiunea transversală a proiectării fasciculului tijei ar trebui să fie răspândită și să minimizeze sarcina de solicitare pe zone masive de formă uniformă. În timpul funcționării, stresul este generat și radiază de la una sau mai multe surse pe o componentă, deoarece tija funcționează. Structura bielei unui motor este prezentată în Fig. 1

FIG. 1: Bielă în motor

Funcția principală a bielei este de a converti mișcarea alternativă în mișcare de rotație și invers, așa cum se arată în Fig. 2. Împingerea și tragerea unui piston care poate transmite energia. Asta roteste tija si manivela. Este cunoscut ca inima motorului. Efectuează operații de împingere a pistonului și tragere a pistonului, în principal, astfel încât mecanismul unui motor să funcționeze. Aceasta oferă putere motorului pentru a porni și deplasa echipamentul în care este utilizat. Este cel mai frecvent utilizat în motoarele automobilelor. Bielă utilizată în toate tipurile de vehicule, cum ar fi mașinile, camioanele și bicicletele, oriunde este utilizat un motor cu ardere. Toate vehiculele comerciale vor avea acest tip de motor, unde sunt utilizate biele. Chiar și vehiculele de construcție, cum ar fi buldozerele, cilindrii rutieri (pământ), folosesc motoare cu ardere internă. Astfel, toate mașinile destul de importante depind în esență de piston, biele și arborele cotit.

FIG. 2: Funcționarea unei biele

Suraj Pal și colab. [1] a studiat analiza elementelor finite a motoarelor pe benzină cu un singur cilindru în patru timpi. Sistemele structurale ale bielei pot fi ușor analizate folosind tehnici cu elemente finite. Deci, în primul rând, un model adecvat de element finit este dezvoltat folosind Cad Software Pro/E Wildfire 4.0. Apoi se face analiza statică pentru a determina tensiunea von Misses, tensiunea de forfecare, deformarea elastică, deformarea totală în prezent

proiectați tija de legătură pentru condițiile de încărcare date utilizând software-ul de analiză a elementelor finite ANSYS v 12. În prima parte a studiului, sarcinile statice care acționează asupra tijei de legătură, după care lucrările sunt efectuate pentru o proiectare sigură.

Naga Malleshwara Rao și colab. [2] au explorat oportunități de reducere a greutății în biela unui I.C. prin examinarea diferitelor materiale, cum ar fi oțelul genetic, aluminiul, titanul și fonta. Acest lucru a fost implicat prin efectuarea unei analize detaliate a sarcinii. Acest studiu s-a ocupat de două subiecte, primul, sarcina statică și analiza de solicitare a bielei și al doilea, optimizarea proiectării pentru materialul adecvat pentru a minimiza devierea. Sudarshan Kumar și colab.

[3] descrie modelarea și analiza bielei. În acest proiect, tija de legătură este înlocuită de aluminiu armat cu carbură de bor pentru motocicleta Suzuki GS150R. Un desen 2D este elaborat din calcule. Un model parametric de bielă este modelat utilizând software-ul PRO-E 4.0. Analiza se efectuează utilizând software-ul ANSYS.

Se observă că, în multe cazuri, reducerea în greutate a bielei a fost obținută prin îndepărtarea materialelor din anumite regiuni. Materialele utilizate pe scară largă în fabricarea bielelor sunt oțelul carbon, fonta, oțelul forjat sau metalul praf etc. Așadar, există posibilitatea de a încerca alte materiale precum aliajul de titan, fibra de carbon, aliajul de aluminiu, fibra de sticla etc. pentru a produce o alternativă ușoară. Deoarece acestea sunt ușoare în greutate, masa piesei se va reduce. Prin urmare, putem optimiza biela pentru reducerea greutății cu utilizarea unor astfel de materiale. Biela din orice motor determină eficiența motorului. Există mulți factori ai unei biele care afectează eficiența și