طراحی شاتون

دسته: مکانیک
بازدید: 126 بار
فرمت فایل: doc
حجم فایل: 1919 کیلوبایت
تعداد صفحات فایل: 61

شاتون به عنوان یكی ازمهمترین قطعه متحرك موتور،در نحوه كاركرد وبازده مكانیكی موتور موثر بوده،اصلاح وبهسازی آن می تواند نقش قابل توجهی در بهبود كاركرد موتور داشته باشد در زمینه تحلیل تنش در شاتون تحقیقات بسیاری انجام گرفته استذیلا به نمونه ای از كاربرد روش اجزای محدود اشاره شده است

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

طراحی شاتون

پیش گفتار

شاتون به عنوان یكی ازمهمترین قطعه متحرك موتور،در نحوه كاركرد وبازده مكانیكی موتور موثر بوده،اصلاح وبهسازی آن می تواند نقش قابل توجهی در بهبود كاركرد موتور داشته باشد.

در زمینه تحلیل تنش در شاتون تحقیقات بسیاری انجام گرفته است.ذیلا به نمونه ای از كاربرد روش اجزای محدود اشاره شده است.

در سال 1989 میلادی در یك كارخانه ذوب فلزات،شاتون یك موتور 18 سیلندر دیزل دچار شكست شد.موتور مزبور جهت تامین برق كوره های الكتریكی به كار گرفته شده با معاینه شاتون آسیب دیده مشخص شد شكست در اثر خستگی وپیدایش ترك در رزوه های شاتون رخ داده است.رزوه های مزبورجهت بسته شدن پیچ روی شاتون واتصال دو تكه شاتون در سوراخ عبور پیچ ایجاد شده بودند.مدل شاتون تحت بارهای تنش در پای رزوه های یاد شده بوده اند.برای كاهش این تنشها، انحنای پای دندانه ها در مدل كامپیوتری به دو برابر مقدار اولیه افزایش یافته است.با تحلیل مدل اصلاح شده، نتایج بیانگر كاهش قابل توجه در مقدار تنش پای دندانه ها بوده اند.بیشترین مقدار تنش در این ناحیه از 3200 مگاپاسكال به 1500 مگاپاسكال كاهش یافته است در پای رزوه های شاتون اصلاح فوق الذكر به عمل آمده،جنس شاتون نیز به نوعی فولاد با مقاومت بیشتر در برابر خستگی تغییر یافت وآثار مثبت این تغییرات در عمل نیز مشاهده گردید.

در سال 1984 در شركت تویوتا،آزمایشاتی روی شاتونهای تولید شده به روش متالوژی پودر انجام شده است واستحكام نهایی 850 مگاپاسكال برای نمونه ها ثبت با توجه به بارگذاری دینامیك شاتون تحلیل تجربی تنش در این قطعه در گستره وسیع كاركرد موتور مشكل می نماید.با این حال چنین تحلیلهایی نیز انجام گرفته اند.به عنوان نمونه در سال 1996 مدل سه بعدی فتوالاستیك نوعی شاتون تهیه شده،در حالات خاص بارگذاری اندازه تنشها در نقاط خاصی به دست آمده اند.

با توجه به افزایش كاربرد متالوژی پودر برای تولید فولادی با اشكال پیچیده ذیلا به دو نمونه از تحقیقات انجام شده در این زمینه اشاره می شود.

گردیده است.

تحقیقات انجام شده در سال 1989 در شركت فدرال موگول بیانگر رسیدن به عدد950 مگاپاسكال برای استحكام نهایی شاتونهای تولید شده به روش متالوژی پودر می باشند.فولاد مورد استفاده در این آزمایشات حاوی 6/0 درصد كربن بوده اند.

در سال 1376 در دانشگاه تربیت مدرس،پایان نامه ای تحت عنوان «بهسازی وطراحی پیستون،شاتون ومیل لنگ موتور 1600» در مقطع كارشناسی ارشد،با هدف اصلاح دستگاه حركتی موتور ارائه شده است.اصلاحات پیشنهادی در این پروژه شامل تغییر شكل شاتون،تغییر نوع اتصال شاتون وپیستون،و تغییر جنس می باشند.این  اصلاحات باعث كاهش وزن در حدود 110 گرم وافزایش استحكام در مقاطع مختلف شاتون می شوند.در این پایان نامه محاسبات به صورت تقریبی در برخی مقاطع خاص وبدون روش اجزای محدود،انجام گرفته است.

در سال 1373 در دانشگاه صنعتی امیركبیر پایان نامه ای تحت عنوان «بررسی خواص مكانیكی شاتون متالوژی پودر جایگزین شاتون فورج شده» در مقطع كارشناسی ارشد انجام شده است.در این پایان نامه روش متالوژی پودر به جای آهنگری برای تولید شاتون پیكان پیشنهاد شده است.فولاد توصیه شده برای این روش،حاوی مقدار بیشتری كربن،كرم ومولیبدن نسبت به فولاد مورد استفاده در شاتون فعلی می باشد.برای رساندن خواص مكانیكی شاتون متالوژی پودر تا حد خواص مكانیكی شاتون فورج شده،باید عملیات ساچمه زنی پس از فورج پودر انجام گیرد.

یك پایان نامه در دانشگاه تبریز با عنوان «جایگزینی شاتون چدنی به جای شاتون فولادی فورج شده»به صورت عملی برای یك موتور تك سیلندر دیزل،شاتونی چدنی را به روش ریخته گری نمونه سازی كرده اند.این شاتون در مرحله آزمایش روی موتور،نتایج رضایتبخشی از خود نشان داده است.قابل ذكر است كه طرح شاتون فوق كاملا مشابه شاتون اولیه موتور وتاكید پروژه عمدتا بر جایگزینی جنس وروش تولید جهت كاستن از هزینه ساخت بوده است.

در پایان نامه حاضر ،مراحل تحلیل دینامیكی شاتون به روش اجزای محدود،شرح داده اند.این روش علاوه بر مسائل سازه ای در مسائل حرارتی،سیالی والكترومغناطیسی نیز كاربرد دارد ونرم افزارهای متعددی برای اجرای این روش ابداع شده اند.نرم افزار انسیس در میان نرم افزارهای مشابه چون الگور،نیسا،نسترن ولوساس دارای برتریهای نسبی است كه عبارتند از :امكان انجام تحلیل در حالت دینامیك،برخورداری از گستره وسیع المانهای مختلف وسهولت تهیه در بازار با قیمت مناسب.تحلیل دینامیكی شاتون بوسیله نرم افزار انسیس ودر دو سرعت1000 دور بر دقیقه به عنوان دور آرام و5500 دور بر دقیقه،به عنوان حداكثر دور مجاز موتور،در زوایای خاص لنگ انجام گرفته است.اولین تحلیل در نقطه مرگ بالا،پایان مرحله تراكم وآغاز مرحله انبساط وتحلیل های بعدی هم با فواصل  زاویه لنگ انجام شده اند.یعنی در طول  كار یك سیكل 36 تحلیل 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- تغییر جنس شاتون

3-اصلاح در روش تولید شاتون

فصل اول

1-تعریف شاتون

2-عناصر تشکیل دهندۀ شاتون

1-تعریف شاتون

شاتون عضوی است كه حركت رفت وبرگشتی پیستون را به حركت دورانی میل لنگ تبدیل می كند.شاتون در پمپها وكمپرسورهای پیستونی نیز به كار می رود وحركت دورانی را به حركت رفت وبرگشتی پیستون جهت مكش وتراكم سیال تبدیل می نماید.

شكل ظاهری شاتونها،بسته به محدوده سرعت كاری موتور یا پمپ ونیز قدرت وگشتاور تولیدی یا مصرفی متغیر است.ولی تمام شاتونها مطابق شكل زیر از سه قسمت شده اند.سر كوچك محل اتصال پیستون با شاتون اصلی سر كوچك،ساق وسر بزرگ تشكیل است ونقطه مركزی آن،حركتی رفت وبرگشتی،مشابه حركت پیستون دارد.

 (1-1)نمونه یک شاتون

اتصال بین پیستون وشاتون،توسط قطعه ای به نام گژن پین یا پین انگشتی برقرار می شود.از آنجایی كه حركت پیستون رفت وبرگشتی وحركت شاتون،تركیبی از انتقال ودوران می باشد،اتصال بین این دو عضو باید به صورت لولا باشد،تا شاتون در عین ارتباط با پیستون ،بتواند نسبت به آن دوران كند.

در اتصال تمام شناور،گژن پین نسبت به پیستون ثابت ونسبت به شاتون دارای قابلیت چرخش می باشد.در این طرح یك بوش برنجی به صورت پرسی در سر كوچك شاتون جا زده،برای كاهش اصطحكاك سطح تماس بین بوش وگژن پین،روغن توسط یك سوراخ در سر كوچك شاتون تامین می شود.

در اتصال نیمه شناورگژن پین،در شاتون پرس شده،می تواند نسبت به پیستون دوران نماید.در چنین طرحی نیاز به روغنكاری از شاتون به پیستون منتقل شده،در دو طرف پیستون دو سوراخ برای روغنكاری سطوح اصطحكاكی ایجاد می شود

ساق دو سر بزرگ وكوچك را به هم ارتباط می دهد وبرای كاهش وزن،معمولا دارای ضخامت كمتری نسبت به دو سر شاتون است.تاكنون اشكال مختلفی برای سطح مقطع ساق پیشنهاد شده است،از جمله سطح مقطع مدور،بیضوی و«I» شكل.مورد اخیر بدلیل وزن كمتر واستحكام مطلوب،بیشتر به كار می رود.با كاهش طول ساق شاتون وثابت ماندن نسبت تراكم موتور میزان گشتاور ونیروی تولیدی آن افزایش می یابد.همچنین طول ساق در استحكام ونیز میزان ساییدگی جداره سیلندر در اثر تماس با پیستون موثر است. سر بزرگ محل اتصال شاتون با میل لنگ ومركز آن،حركتی دورانی مشابه حركت میل لنگ دارد.برای جلوگیری از سایش شاتون در سر بزرگ دو یاتاقان كه جنس سختی دارند بین شاتون ومیل لنگ قرار می گیرد ودر سطح داخلی سر بزرگ شاتون،دو شیار برای ثابت كردن یاتاقانها ایجاد می شود.سربزرگ شاتون معمولا به صورت دو تكه تولید می شود،این دو قطعه پس از قرار گیری روی میل لنگ بوسیله دو پیچ به هم بست در شاتونهای دو تكه قطعه زیرین سر بزرگ را كپه می ه می شوند نامند.در كپه وشاتون دو سوراخ برای عبور ایجاد می شود

جرم شاتون وتوزیع آن نقش مهمی در كاركرد موتور دارند.به اختصار می توان گفت با افزایش جرم شاتون،اتلاف انرژی در موتور،افزایش وراندمان آن كاهش می یابد.كنترل ارتعاشات وتعادل موتور نیز به توزیع جرم ومحل مركز شاتون وسایر قطعات متحرك بستگی دارد.باید دقت نمود،تا جرم شاتون ومحل مركز جرم آن از محدوده مشخصی تجاوز ننماید.در انواع شاتون،دو راه برای تنظیم جرم ومحل مركز جرم وجود دارد در برخی شاتونها وزنه های تعادل در دو سر شاتون تعبیه می شود.پس از اتمام عملیات ماشینكاری،با كاستن از طول وزنه ها،جرم شاتون ومحل مركز جرم آن تنظیم می شود ودر محدوده خاصی قرار می گیرد.در عمل هر یك از دو سر شاتون روی یك ترازو قرار می گیرند وبه جای جرم كلی ومحل مركز جرم،مقدار جرم نشان داده شده توسط دو ترازو،مورد توجه قرار می گیرد

در برخی دیگر از شاتون ها،وزنه های روی دو ترازو قرار می گیرند وبراساس جرم سر كوچك وبزرگ دسته بندی می شوند.تعداداین گروههای وزنی در مواردی به 100 گروه نیز می رسد وتمام شاتونهای مورد استفاده در یك موتور ،باید از یك گروه انتخاب شوند.

2-عناصر تشکیل دهنده شاتون

مهمترین پارامترها در انتخاب جنس شاتون،عبارتند:

1-استحكام تسلیمحد خستگی

2-حساسیت به ترك های سطحی

3-جرم حجمی وقیمت

4-فولاد به دلیل داشتن استحكام زیاد

5-قیمت مناسب

ونیز امكان انجام عملیات حرارتی مختلف برای حصول طیف گسترده ای از خواص مكانیكی،معمولترین ماده در تولید شاتون است.عموما از فولادهای كربنی با درصد كربن بین 2/0 تا 4/0 در تولید شاتون استفاده می شود.در مواردی نیز فولادهایی با عناصر آلیاژی كرم،نیكل یا مولیبدن ویا فولادهای كم كربن با زمینه مارتنزیتی ی به كار می روند.

جهت دریافت فایل طراحی شاتون لطفا آن را خریداری نمایید

قیمت فایل فقط 4,900 تومان

برچسب ها : طراحی شاتون , طرح توجیهی طراحی شاتون , دانلود طراحی شاتون , مکانیک , عناصر تشکیل دهنده شاتون , شاتون , , دانلود طرح توجیهی , پروژه دانشجویی , دانلود پژوهش , دانلود تحقیق , پایان نامه , دانلود پروژه