Sử dụng phần mềm Ansys tính ứng suất thanh truyền ta thực hiện các bước sau
Bước 1: Vẽ mô hình
Vẽ mô hình thanh truyền theo từng góc quay trục khuỷu trong Ansys như mô hình mẫu xây dựng ở mục 4.1.
Xây dựng mô hình thanh truyền trong Ansys theo góc quay trục khuỷu
Xây dựng mô hình thanh truyền trong Ansys theo góc quay trục khuỷu
φ=371,60 φ=3800 φ=4050
φ=4300 φ=4700
Bước 2: Khai báo đặc trưng vật liệu.
Với thanh truyền động cơ D12 chế tạo từ thép ta có các đặc trưng vật liệu như sau:
Bảng 4.2 : Bảng thông số vật liệu thanh truyền.
Chi tiết Mô đun đàn hồi Poisson
Thanh truyền động cơ D12 210.000 MPa 0,3
Kích chọn Engineering Data → Edit → General Material.
Trong hộp thoại “ Properties of Outline Row 3: Structural Steel “ nhập Young Modulus = 210000 Mpa, Poisson Ration = 0,3.
Bước 3: Chia lưới.
Thông thường trong các vùng có các đại lượng biến đổi mạnh đòi hỏi phải có sự phân bố các lưới thật dày. Tuy nhiên điều này bị giới hạn bởi bộ nhớ máy tính cũng như khả năng xử lý của CPU. Do đó phải cân bằng ở các mặt này. Từ cơ sở trên tôi chọn kích thước lưới phần tử thanh truyền là 3mm.
Kích chọn Mesh → Insert → Sizing.
Từ bảng Body Sizing trong hộp thoại “ Details of Body Sizing “ nhập
Element Size = 3mm.
Chọn Sizing trong hộp thoại “ Details of Mesh “ nhập Element Size = 3mm.
Kích chọn Generate Mesh kết thúc quá trình chia lưới ta được mô hình chia lưới hoàn thành như hình.
Hình 4.4 Mô hình chia lưới thanh truyền động cơ D12
Bước 4: Áp đặt tải.
Lực đặt trên thanh truyền được phân bố theo từng trường hợp cụ thể, tương ứng 6 vị trí của piston với 6 góc quay trục khuỷu đã chọn trong quá trình cháy giản nở của động cơ D12 theo mô hình mẫu đã xây dựng ở mục 4.1.
Chọn “Bearing Load” vì lực được đặt trên bề mặt trong đầu nhỏ thanh truyền. “Bearing Load” ứng dụng đặt lực trên các bề mặt hình trụ đảm bảo chính xác độ đồng tâm. Vì vậy chọn Bearing Load trong việc đặt lực cho thanh truyền là hoàn toàn hợp lí.
ɣChọn “Bearing Load” xuất hiện hộp thoại “Details of Bearing Load” ta tiến hành như sau
+ Xác định bề mặt cần đặt lực Kích Geometry → apply
Hình 4.5 Xác định mặt cần đặt lực
+ Xác định phương của lực
Definition → Define By → Components → Global Coordinate System → X Components = “ “ .
Definition → Define By → Components → Coordinate System → Y Components = “ “ .
Hình 4.6 Mô hình đặt lực trên thanh truyền
Bước 5: Áp đặt điều kiện biên.
Tất cả các bài toán trong Ansys được giải quyết dựa vào các thông đã biết theo điều kiện ban đầu hay điều kiện biên. Nó đóng vai trò rất quan trọng để giải các bài toán Cơ Kỹ Thuật.
Trong quá trình làm việc ở chế độ tải trọng nặng đầu dưới thanh truyền xem như lắp ghép theo kiểu khớp bản lề.
Đầu dưới thanh truyền bị tác động bởi nhiều thành phần lực như : phản lực dọc trục thanh truyền Ptt, lực tiếp tuyến tác dụng lên dụng lên tay quay trục khuỷu T, lực hướng tâm dọc theo trục tay quay Z. Ngoài ra đầu dưới thanh truyền còn chịu tác động của rất nhiều các thành phần lực với nhiều hướng tác động khác nhau.
Để đơn giản trong quá trình tính toán ta xem đầu dưới thanh truyền bị ngàm chặt trong điều kiện làm việc ở chế độ tải trọng nặng.
Hình 4.7 Đầu dưới của thanh truyền BC lắp theo kiểu khớp bản lề
Hình 4.8 Đầu dưới của thanh truyền BC bị ngàm chặt
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, điều kiện biên được sử dụng để giải bài toán tỉnh học là Fix Support (mặt cố định). Xem thanh truyền như một dầm. Giả thiết rằng mặt trong đầu to thanh truyền, nơi tiếp xúc với cổ khuỷu,được ngàm chặt với cổ trục khuỷu và cố định tuyệt đối.
+ Xác định bề mặt cần cố định Kích Geometry → apply
Hình 4.9 Xác định mặt cần cố định
ɣMô hình áp đặt tải và điều kiện biên ta có được mô hình tính toán thanh truyền hoàn chỉnh xây dựng trong Ansys.
Chương 5
KẾT QUẢ TÍNH ỨNG SUẤT THEO MÔ HÌNH XÂY DỰNG
Trong chương này trình bày kết quả tính ứng suất thanh truyền theo góc quay trục khuỷu bằng phần mềm Ansys, kết quả tính ứng suất thanh truyền