دانلود پایان نامه : طراحی شاتون

دانلود پایان نامه : طراحی شاتون

تعداد صفحات: 79

فرمت فایل: word

دسته بندی:

قیمت: 4800 تومان

تعداد نمایش: 332 نمایش

ارسال توسط:

تاریخ ارسال: 17 آوریل 2016

به روز رسانی در: 17 آوریل 2016

خرید این محصول:

پس از پرداخت لینک دانلود برای شما نمایش داده می شود.

4800 تومان – خرید

دانلود پایان نامه : طراحی شاتون

شاتون به عنوان يكي ازمهمترین قطعه متحرك موتور،در نحوه كاركرد وبازده مكانيكي موتور موثر بوده،اصلاح وبهسازي آن مي تواند نقش قابل توجهي در بهبود كاركرد موتور داشته باشد.

در زمينه تحليل تنش در شاتون تحقيقات بسياري انجام گرفته است.ذيلا به نمونه اي از كاربرد روش اجزاي محدود اشاره شده است.

در سال 1989 ميلادي در يك كارخانه ذوب فلزات،شاتون يك موتور 18 سيلندر ديزل دچار شكست شد.موتور مزبور جهت تامين برق كوره هاي الكتريكي به كار گرفته شده با معاينه شاتون آسيب ديده مشخص شد شكست در اثر خستگي وپيدايش ترك در رزوه هاي شاتون رخ داده است.رزوه هاي مزبورجهت بسته شدن پيچ روي شاتون واتصال دو تكه شاتون در سوراخ عبور پيچ ايجاد شده بودند.مدل شاتون تحت بارهاي تنش در پاي رزوه هاي ياد شده بوده اند.براي كاهش اين تنشها، انحناي پاي دندانه ها در مدل كامپيوتري به دو برابر مقدار اوليه افزايش يافته است.با تحليل مدل اصلاح شده، نتايج بيانگر كاهش قابل توجه در مقدار تنش پاي دندانه ها بوده اند.بيشترين مقدار تنش در اين ناحيه از 3200 مگاپاسكال به 1500 مگاپاسكال كاهش يافته است در پاي رزوه هاي شاتون اصلاح فوق الذكر به عمل آمده،جنس شاتون نيز به نوعي فولاد با مقاومت بيشتر در برابر خستگي تغيير يافت وآثار مثبت اين تغييرات در عمل نيز مشاهده گرديد.

در سال 1984 در شركت تويوتا،آزمايشاتي روي شاتونهاي توليد شده به روش متالوژي پودر انجام شده است واستحكام نهايي 850 مگاپاسكال براي نمونه ها ثبت با توجه به بارگذاري ديناميك شاتون تحليل تجربي تنش در اين قطعه در گستره وسيع كاركرد موتور مشكل مي نمايد.با اين حال چنين تحليلهايي نيز انجام گرفته اند.به عنوان نمونه در سال 1996 مدل سه بعدي فتوالاستيك نوعي شاتون تهيه شده،در حالات خاص بارگذاري اندازه تنشها در نقاط خاصي به دست آمده اند.

با توجه به افزايش كاربرد متالوژي پودر براي توليد فولادي با اشكال پيچيده ذيلا به دو نمونه از تحقيقات انجام شده در اين زمينه اشاره مي شود.

گرديده است.

تحقيقات انجام شده در سال 1989 در شركت فدرال موگول بيانگر رسيدن به عدد950 مگاپاسكال براي استحكام نهايي شاتونهاي توليد شده به روش متالوژي پودر مي باشند.فولاد مورد استفاده در اين آزمايشات حاوي 6/0 درصد كربن بوده اند.

در سال 1376 در دانشگاه تربيت مدرس،پايان نامه اي تحت عنوان «بهسازي وطراحي پيستون،شاتون وميل لنگ موتور 1600» در مقطع كارشناسي ارشد،با هدف اصلاح دستگاه حركتي موتور ارائه شده است.اصلاحات پيشنهادي در اين پروژه شامل تغيير شكل شاتون،تغيير نوع اتصال شاتون وپيستون،و تغيير جنس مي باشند.اين  اصلاحات باعث كاهش وزن در حدود 110 گرم وافزايش استحكام در مقاطع مختلف شاتون مي شوند.در اين پايان نامه محاسبات به صورت تقريبي در برخي مقاطع خاص وبدون روش اجزاي محدود،انجام گرفته است.

در سال 1373 در دانشگاه صنعتي اميركبير پايان نامه اي تحت عنوان «بررسي خواص مكانيكي شاتون متالوژي پودر جايگزين شاتون فورج شده» در مقطع كارشناسي ارشد انجام شده است.در اين پايان نامه روش متالوژي پودر به جاي آهنگري براي توليد شاتون پيكان پيشنهاد شده است.فولاد توصيه شده براي اين روش،حاوي مقدار بيشتري كربن،كرم وموليبدن نسبت به فولاد مورد استفاده در شاتون فعلي مي باشد.براي رساندن خواص مكانيكي شاتون متالوژي پودر تا حد خواص مكانيكي شاتون فورج شده،بايد عمليات ساچمه زني پس از فورج پودر انجام گيرد.

يك پايان نامه در دانشگاه تبريز با عنوان «جايگزيني شاتون چدني به جاي شاتون فولادي فورج شده»به صورت عملي براي يك موتور تك سيلندر ديزل،شاتوني چدني را به روش ريخته گري نمونه سازي كرده اند.اين شاتون در مرحله آزمايش روي موتور،نتايج رضايتبخشي از خود نشان داده است.قابل ذكر است كه طرح شاتون فوق كاملا مشابه شاتون اوليه موتور وتاكيد پروژه عمدتا بر جايگزيني جنس وروش توليد جهت كاستن از هزينه ساخت بوده است.

در پايان نامه حاضر ،مراحل تحليل ديناميكي شاتون به روش اجزاي محدود،شرح داده اند.اين روش علاوه بر مسائل سازه اي در مسائل حرارتي،سيالي والكترومغناطيسي نيز كاربرد دارد ونرم افزارهاي متعددي براي اجراي اين روش ابداع شده اند.نرم افزار انسيس در ميان نرم افزارهاي مشابه چون الگور،نيسا،نسترن ولوساس داراي برتريهاي نسبي است كه عبارتند از :امكان انجام تحليل در حالت ديناميك،برخورداري از گستره وسيع المانهاي مختلف وسهولت تهيه در بازار با قيمت مناسب.تحليل ديناميكي شاتون بوسيله نرم افزار انسيس ودر دو سرعت1000 دور بر دقيقه به عنوان دور آرام و5500 دور بر دقيقه،به عنوان حداكثر دور مجاز موتور،در زواياي خاص لنگ انجام گرفته است.اولين تحليل در نقطه مرگ بالا،پايان مرحله تراكم وآغاز مرحله انبساط وتحليل هاي بعدي هم با فواصل  زاويه لنگ انجام شده اند.يعني در طول  كار يك سيكل 36 تحليل انجام گرفته است.

فصل اول تعریف شاتون ,عناصر  تشکیل دهنده شاتون

 فصل دوم روشهای ساخت شاتون

 فصل سوم دینامیک  شاتون

1-روابط سینماتیک شاتون

2-محاسبه شتاب مرکز جرم شاتون

3-نیروهای استاتیکی شاتون

4-نیروهای دینامیکی شاتون

5-مرکز جرم و جرمهای تعادل در شاتون

فصل چهارم تحلیل شاتون

1-انتخاب جنس و تولیدشاتون قبل از ماشینکاری

2-ترسیم شاتون در کامپیوتر

3-محاسبه نیروی استاتیکی بااستفاده از نرم افزار انسیس

4-محاسبه اعمال نیروی پیستون به شاتون ومیل لنگ به شاتون

5-فشارهیدرودینامیک بر شاتون

6-محاسبه شتاب عمودی مرکز جرم شاتو6-محاسبه شتاب عمودی مرکز جرم شاتون

7-بررسی نتایج حاصله

 فصل پنجم

1- اصلاح در طرح ظاهری شاتون

2- تغيير جنس شاتون

3-اصلاح در روش توليد شاتون

.

.

 

 

فصل دوم

 

روشهای ساخت شاتون

 

1-روشهای فورجینگ

2-روشهای فورج پودر

تا دو دهه قبل تنها روش شاتونهاي فولادي،روش فورجينگ بود.

روش فورج پودر به دليل داشتن مزاياي اقتصادي قسمتي از بازار فروش شاتون موتورهاي بنزيني را به خود اختصاص داده است.در مورد موتورهاي ديزل،هنوز هم قسمت عمده بازار در اختيار روش فورج سنت در روش فورجينگ ،قالبي از شاتون تهيه مي شود.قطعه اي فولادي با ابعاد مناسب پس از رسيدن به دماي خاصي(كمتر از دماي ذوب) در نيمه پاييني قالب قرار مي گيرد. نيمه بالايي قالب با ضربه شديدي توسط يك پرس روي نيمه پاييني كه حاوي قطعه فولادي است مي نشيند.اين ضربه شديد باعث مي شود قطعه شكل شاتون را به خود بگيرد.پس از سرد شدن،زوائدي كه در محل تماس دو نيمه قالب روي قطعه شده اند،جدا مي شوند وبا گذراندن عمليات حرارتي مناسب جهت رفع تنشهاي به وجود آمده در قطعه،شاتون آماده ماشينكاري مي شود.

در روش فورج پودر كه نوعي متالوژي پودر مي باشد،پودر همگني كه حاوي مواد مورد نظر براي آلياژ مناسب به همراه چسب مخصوص در قالب شاتون ريخته شده،قالب به همراه محتويات آن حرارت داده مي شود تا ذرات پودر تحت تاثير چسب وحرارت به هم ملحق شده،قطعه واحدي را تشكيل دهند.اين عمل را زينتر كردن با تف جوشي مي نامند.قطعه بدست آمده داراي چگالي واستحكام كمتر نسبت به فولاد معمولي است.بنابراين براي تراكم ذرات تشكيل دهنده آن،تا حد چگالي فولاد معمولي،عمليات فورج روي قطعه انجام مي گيرد.قطعه به دست آمده در اين مرحله داراي چگالي واستحكام نزديك به شاتون فورج شده است .

مزيت اصلي روش فورج پودر بر فورج سنتي نياز كمتر به عمليات ماشينكاري است كه باعث كاهش مواد،زمان وهزينه صرف شده براي توليد شاتون مي شود.

به دليل سرعت وشتاب زياد حركت شاتون،ماشينكاري آن از حساسيت بالايي برخوردار است.قطر داخلي وضخامت سرهاي كوچك وبزرگ ،نشيمنگاههاي پيچ ومهره وسوراخ عبور پيچ از جمله نقاط حساس در ماشينكاري هستند كه علاوه بر تلرانسهاي اندازه، تلرانسهاي دقيق هندسي نيز بايد در آنها رعايت شود.در شكل (1-2) قسمت هايي از شاتون كه به ماشينكاري نياز دارند ونيز حدود دقت هر قسمت مشخص شده اند. قبل از ماشينكاري قطر داخلي سر بزرگ شاتون،بايد كپه را از شاتون جدا نمود تا بعد از بستن پيچها،ماشينكاري انجام شود.براي جدا كردن كپه ازشاتون،دو روش وجود دارد.در روش اول قطعه از محل مورد نظر بريده مي شود،سپس سطوح تماس دو تكه شاتون،بهدقت ماشينكاري مي شوند،تا بعد از بسته شدن دوقطعه به يكديگر،سطوح تماسي كاملي به

(1-2) تلرانس لازم در ماشینکاری در قسمتهای شاتون

دست آيند.اينروش در شاتونهاي فورج شده به كار مي رود.بسياري از مراحل عمليات ماشينكاري فوقذكر در شاتونهاي متالوژي پودر مستلزم زمان،هزينه ودورريز كمتر مواد است.ذيلا به برخي از اين موارد اشاره مي شود.                                              

-عدم نياز به ماشينكاري سطح نشيمنگاههاي ومهره پيچ

-عدم نياز به سوراخكاري سر كوچك(تنها به ماشينكاري سوراخ موجود نياز است.

-نياز به براده برداري كمتر در ماشينكاري سطح داخلي سربزرگ.

روش ديگري كه در چند سال اخير توليد شاتون مورد توجه قرار گرفته،زينتر كردن بدون فورج است.اين روش نيز نوعي متالوژي پودر مي باشد.بنابراين مشابه بخش زينتر كردن فورج پودر است،با اين تفاوت كه در اين روش سعي بر آن است تا حد امكان چگالي واستحكام به فولاد معمولي نزديك باشد تا بتوان از آن درشرايط سخت كار شاتون بهره گرفت.پس از زينتر كردن،ماشينكاري نسبت به روشهاي فورج پودر وفورج سنتي كمتر است.با وجود پيشرفتها ونتايج مثبت به دست آمده در زمينه شاتونهاي زينتر شده،به دليل نياز به عمليات حرارتي وقابليت كم ماشينكاري اينگونه شاتونها،هنوز از اين روش براي توليد انبوه شاتون بهره گرفته نشده است.در شكل زیرو نمودار مقايسه توليد شاتون تا قبل از ماشينكاري به سه روش فورج سنتي،فورج پودر وزينتر كردن مشاهده مي شود.شكل زیر نيز مقايسه هزينه تمام شده براي دو نوع شاتون فورج شده،شاتونهاي فورج پودر وزينتر شده را نشان مي دهد.يكي از دو نوع شاتون فورج شده بوسيله برش وديگري با شكستن به دو قطعه تقسيم شده است.

.

.

1-پیشنهاد در طرح ظاهری شاتون

هدف اين فصل،انجام اصلاحلاتي در طرح ظاهري،جنس وروش توليد شاتون به منظور كاهش وزن وقيمت تمام شده وافزايش استحكام مي باشد.

از آنجا كه شاتون عضوي از موتور مي باشد،انجام تغييرات در آن،بدون توجه به اعضاي ديگر وكاركرد كل موتور،مقدور نيست،بنابراين بعضي از اندازه ها ومشخصه هاي شاتون را نمي توان به سادگي تغيير داد.مثل فاصله دو سر بزرگ وكوچك كه تغيير آن ضريب تراكم موتور را به هم زده آثار غير قابل پيش بيني در نحوه احتراق سوخت بر جاي خواهد گذاشت.يا قطر داخلي سرهاي بزرگ وكوچك كه تغيير در آنها متضمن تغييرات كلي در پيستون وميل لنگ مي باشد.اما تغييرات ديگري كه اثري بر ساير اجزاي موتور ندارند يا با تغييرات جزئي در ساير اعضاء مي توان هماهنگي مجموعه را حفظ نمود قابل اجرا هستند.

مهمترين تفاوت شاتون پيكان با شاتونهاي امروزي واز جمله شاتون پژو وجود وزنه هاي تعادل در شاتون پيكان است.شاتون فعلي،بعد از توليد در هفت گروه وزني دسته بندي مي شود و همه شاتونهاي مورد استفاده در يك موتور بايد از يك دسته انتخاب شوند.در شاتون پژو به دليل عدم وجود وزنه هاي تعادل،تعداد اين گروهها به 40 گروه افزايش مي يابد.با توجه به توليد انبوه، همواره مي توان از هر گروه تعداد 4 شاتون براي نصب روي يك موتور انتخاب كرد.

بنابر توضيحات فوق براي كاهش وافزايش استحكام ،وزنه هاي تعادل از مدل كامپيوتري حذف شده اند.شكل زیر شاتون را پس از حذف وزنه هاي تعادل نشان مي دهد.

حذف وزنه هاي تعادل علاوه بر كاهش وزن كلي شاتون از 700 گرم به 630 گرم،باعث از بين رفتن تمركز تنش در انتهاي سر بزرگ شاتون مي شود.

 

 

(1-5) شاتونRD1600 پس ازحذف وزنه های تعادل از دو سرآن

 

مزاياي شاتون با طرح اصلاح شده،نسبت به شاتون با وزنه تعادل عبارتند از:

  • به دليل حذف وزنه هاي تعادل وتغيير در پروفيل ساق،جرم شاتون از 710 گرم در مدل فعلي به 600 گرم در مدل اصلاح شده مي رسد.كاهش وزن شاتون باعث كاركرد نرمترو بي صداتر موتور مي شودونيز با كاهش جرم قطعات متحرك،بازده مكانيكي افزايش مي يابد.
  • در محل اتصال وزنه هاي تعادل به سر بزرگ شاتون،نقاط تمركز تنش وجود دارند.تنش در اين نقاط بويژه در سرعتهاي بالاي موتور،افزايش قابل توجهي مي يابد.با حذف وزنه هاي تعادل،اين نقاط نيز حذف مي شوند و در تمامي دوره هاي كاري موتور، تنش در حد معقولي باقي مي ماند. بيشترين تنش ون ميسز اين قسمت در شاتون فعلي، 694 مگا پاسگال است. در حاليكه در شاتون اصلاح شده، اين عدد به 237 مگا پاسسگال مي رسد كه كاهش قابل توجهي است. اين دو مقدار به سرعت 5500 دور بر دقيقه مربوط مي شوند.
  • با حذف سوراخ روغنكاري در سر كوچك شاتون، تمركز تنش در اين قسمت، كاهش قابل توجهي از خود نشان مي دهند. بيشترين تنش ون ميسز اين قسمت در شاتون فعلي، 258 مگا پاسگال و در شاتون اصلاح شده 119 مگا پاسكال است. اين دو مقدار به سرعت 5500 دور بر دقيقه مربوط مي شود.

.

.

.

جهت دریافت و خرید متن کامل پایان نامه و تحقیق و مقاله مربوطه بر روی گزینه خرید که در بالای صفحه قرار دارد کلیک نمایید و پس از وارد کردن مشخصات خود به درگاه بانک متصل شده که از طریق کلیه کارت هایی عضو شتاب قابل پرداخت می باشید و بلافاصله بعد از پرداخت انلاین به صورت خودکار لینک دانلود مربوطه فعال گردیده که قادر به دانلود فایل کامل ان می باشد.

پاسخ دهید