بخشی از مقاله
چکیده
یکی از پر کاربرد ترین و پر رونق ترین تراکتورهاي موجود در ایران تراکتور مسی فرگوسن 285 می باشد. قطعات گردنده داخلی موتور از لحاظ میزان خرابی رتبه دوم را به خود اختصاص داده است. ارتعاشات مکانیکی وارد بر راننده باعث کاهش سلامتی مانند درد کمر، آسیب ستون فقرات، اختلال در سیستم هاي عصبی و گردش خون می شود که می تواند از مواجهه با ارتعاش صندلی وسائل نقلیه یا تراکتور ناشی گردد که در این بین موتور نقش به سزایی را دارا می باشد.
در این تحقیق مدلی از موتور در نرم افزار آدامز انجین3 ایجاد گردید. بیشتر روي تحلیل سینماتیکی و سنتیکی موتور متمرکز گردید و پس از ایجاد مدل نمودار هاي مربوط به جابجایی، سرعت و شتاب پیستون، دسته پیستون همچنین نیروي حاصل از فشار گاز و فشار داخل سیلندر بر حسب زوایاي مختلف میل لنگ در طول یک سیکل کامل موتور در سرعت دورانی 2000 دور بر دقیقه از این نرم افزار را استخراج شده و نتایج بدست آمده تطابق خوبی با نتایج تحلیلی تحقیقات گذشته داشت.
١- مقدمه
تراکتورهاي کشاورزي به طور عمده براي حمل و نقل در شرایط جاده و مزرعه و همچنین کارهاي مختلف کشاورزي مورد استفاده قرار می گیرند. تراکتور به عنوان متداول ترین و مهم ترین منبع تولید توان در کشاورزي مکانیزه محسوب شده و کاربرد آن در اجراي عملیات کشاورزي مکانیزه نقش اساسی و ارزنده اي دارد
طبق آمار ارائه شده از کارخانه تراکتور سازي ایران بیشترین محصول تولیدي تراکتور MF-285 بوده و مدل هاي دیگر تولید کمتري را به خود اختصاص داده اند. تحقیقات انجام شده نشان می دهد آمار خرابی ها و تعمیرات قطعات مختلف تراکتور MF-285، پس از پمپ انژکتور بیشترین خرابی ها مربوط به قطعات گردنده داخلی موتور بودند
تلاش طراحان موتور همواره براي کاهش میزان ارتعاشات بوده است، اما هنوز نتوانسته اند این مشکل را مرتفع سازند. لذا شناسایی، بررسی و بهینه سازي قسمتهاي مختلف که منشاء ایجاد و انتشار ارتعاش هستند، اهمیت بسزایی دارد. سیستم میل لنگ موتورهاي احتراق داخلی در حالی که قسمت اصلی تولید قدرت را برعهده دارد، تاثیر به سزایی روي عملکرد موتور نیز دارا می باشد. سیستم میل لنگ از اجزاء پیستون، گژن پین، دسته پیستون، میل لنگ، ضربه گیر ارتعاشی میل لنگ و فلایویل تشکیل شده است.
در موتورهاي احتراق داخلی فشار اعمال شده بر سر پیستون از طریق شاتون به میل لنگ منتقل می شود. این نیرو نه تنها باعث دوران میل لنگ شده، بلکه باعث کمانش و پیچش آن نیز می گردد. میل لنگ به دلیل شرایط کارکرد ، تغییر سختی لایه روغن در حین کارکرد ، پیچیدگی شکل هندسی، نیروهاي متغیر اعمالی بر آن و پیچیدگی نیروهاي دینامیکی وارد بر آن همواره از مسائل پیچیدة ارتعاشی محسوب شده و به دلیل نقش میل لنگ به عنوان عنصر اصلی تبدیل حرکت رفت و برگشتی به حرکت دورانی در خودرو و ماشین هاي کشاورزي همیشه به عنوان یکی از منابع اصلی ارتعاشات و نویز مورد توجه بوده است.
- مورلاتوز1، - 2001 یک مدل بر اساس روش اجزاء محدود براي آنالیز رفتار دینامیکی میل لنگ یک موتور احتراق داخلی ارائه داد. مقایسه نتایج آزمایشی با نتایج حاصل از تحلیل تئوري بر روي مدل صحت مدل را تایید کرد. همچنین نتایج این تحقیق توانایی و اهمیت مدل را در طراحی میل لنگ تایید کرد.
- پیرنیر2 و همکاران، - 2002 تنش در میل لنگ را در دو مرحله شبه استاتیک و دینامیکی با استفاده از روش اجزاء محدود و نرم افزار ANSYS مورد تحلیل قرار دادند و به این نتیجه رسیدند که بیشترین تنش ها به قسمت هاي Counterweight وارد می شود.
در بیشتر بخش هاي صنعت و کشاورزي براي کاهش ارتعاش منتقل شده به کاربر آن را در منبع تولید ارتعاش کنترل می کنند. یک منبع متداول ارتعاش در ماشین هاي دورانی رفت و برگشتی نامیزانی است. وجود یک جرم خارج از مرکز یا نامیزان در یک دیسک دوار سبب ارتعاش آن می شود، که می تواند تا حد معینی قابل قبول باشد. ماشین هاي واقعی به دلیل عدم تنظیم مناسب ناشی از خطاهاي ماشینی، چگالی ماده غیر همگن و تغییر در اندازه هاي پیچ و مهره ها، نامیزان هستند. همچنین ممکن است ماشین داراي یک روتور بلند - مانند میل لنگ - باشد که نمی تواند به شکل یک دیسک نازك و میزان فرض شود
هدف از این تحقیق تحلیل سینماتیکی و سنیتیکی مکانیزم لنگ توسط نرم افزار آدامز انجین می باشد که در زمینه تحلیل سینماتیک نمودارهاي مربوط به جابجایی، سرعت و شتاب پیستون و در زمینه تحلیل سنتیک نمودارهاي مربوط به فشار احتراق، نیروي وارد بر سر پیستون، نیروي وارد بر دسته پیستون و نیروي وارد بر یاتاقان هاي میل لنگ در طول یک سیکل کامل ترسیم شدند.
-2 مواد و روشها
براي تحلیل سینماتیکی و سنتیکی روش هاي مختلفی وجود دارد براي مثال می توان این کار را به کمک روش هاي حل معادلات نیوتنی - روش دستی - یا با استفاده از نرم افزار هاي مختلف انجام داد
تعیین نیروهاي وارد بر اجزاء حرکتی موتور توسط محاسبات دستی معمولا بسیار مشکل و زمان بر است، زیرا علاوه بر نیروي فشار گاز، نیروي اینرسی و همچنین اصطکاك بین قطعات سایشی باعث به وجود آمدن تغییرات قابل ملاحظه اي در نیروي اعمالی بر یاتاقان ها می شود. این باعث می شود تا براي تعیین نیروهاي وارد براي یاتاقان هاي میل لنگ از نرم افزار هاي مخصوصی که این کار را در کمتر چند ثانیه انچام می دهند استفاده شود.
این کار باعث جلوگیري از اتلاف وقت و همچنین دقت بالا در انجام این محاسبات می شود. یکی از نرم افزارهاي قدرتمند در زمینه شبیه سازي مکانیزم موتور براي بدست آوردن نیروهاي وارد بر یاتاقان هاي میل لنگ نرم افزار آدامز انجین است . در این مقاله نیز براي تحلیل سینماتیکی و سنتیکی مکانیزم لنگ از نرم افزار آدامز انجین استفاده شده است. در این نرم افزار ابتدا کلیه اجزاء مکانیزم لنگ شامل میل لنگ، پیستون، شاتون، گژن پین، فلایویل و یاتاقان هاي ثابت و متحرك مدل سازي و پس از آن مکانیزم لنگ شبیه سازي می شود.
پس از ساخت بخش هاي مختلف موتور و سر هم بندي آنها در آدامز به کمک بخش انجین پارامترها و مشخصات فنی هر جزء موتور تعیین و تعریف می گردد. به عنوان مثال قطر محفظه احتراق بالاي پیستون، قطر و طول گژن پین، ابعاد مختلف شاتون همچون طول موثر، قطر بزرگ، قطر کوچک، جرم و ... در این بخش تعریف گردد. یکی از مزایاي بارز این نرم افزار نسبت به نرم افزارهاي دیگر امکان پارامتري نمودن آنها و در ارتباط قرار دادن آنها با یکدیگر است که کاربر می تواند در طراحی خود مانور بیشتري اعمال کند
براي ساخت میل لنگ ویژگی که در نرم افزار آدامز وجود دارد به این صورت است که n - 1/n تعداد سیلندرها - از میل لنگ رسم ترسیم و به نرم افزار معرفی می گردد. براي این کار از دستور Sequence استفاده می گردد. براي مونتاژ اجزاء ابتدا 1/4 میل لنگ به عنوان مبنا به نرم افزار معرفی می گردد و بقیه قطعات و اجزاء ساخته شده نسبت به آن مونتاژ می شوند. در این نرم افزار نحوه معرفی یاتاقان هاي ثابت و متحرك در شکل 1-2 آمده است. پس از مونتاژ بخش هاي مختلف در شکل 2-2 تصویري از مدل موتور و مکانیزم لنگ شبیه سازي شده در نرم افزار آدامز انجین مشاهده می شود.
