فهرست مطالب

تحقیقات موتور - پیاپی 48 (پاییز 1396)

نشریه تحقیقات موتور
پیاپی 48 (پاییز 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/09/30
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسن سیار، محسن علی زاده، محمد آزادی *، احمد قاسمی قلعه بهمن، سید محمد جعفری، امیر مافی صفحات 3-12
    استفاده از همبسته های آلومینیوم در صنعت موتور، به دلیل سبکی، انتقال حرارت بالا و شکل پذیری خوب، متداول است. در این رابطه شناسایی خرابی ها در سازه های آلومینیومی برای افزایش قابلیت اطمینان آنها، امری ضروری است. یکی از روش های جدید تشخیص عیوب در سازه ها، روش انتشار صوت است. بر این اساس، هدف از این مقاله، بررسی و شناسایی خرابی در نمونه های آلومینیومی سوراخدار، تحت بار کششی با استفاده از روش انتشار صوت است. برای این منظور نخست نمونه آلومینیومی سوراخدار، تحت بارگذاری کششی قرار گرفت. سپس، موج های کشسان انتشار یافته حاصل از ترک در لبه های سوراخ توسط حسگر انتشار صوت از نوع نوار پهن ثبت شدند. در بخش نتایج، با استفاده از نمودار تنش- کرنش، ضریب تمرکز تنش اسمی، خالص و بیشترین تنش در اطراف سوراخ، از دو رابطه مختلف به دست آمد و مقایسه شد. برای تشخیص بسامد غالب شکست در قطعه از روش تبدیل فوریه سریع استفاده گردید. در ادامه نیز، بیشترین ولتاژ نشانه انتشار صوت مربوط به شکست به دست آمد. همچنین انرژی تجمعی انتشار صوت نیز با مقدار طول ترک مقایسه گردید و یک رابطه غیرخطی بین این دو متغیر، به دست آمد.
    کلیدواژگان: همبسته آلومینیوم، رشد ترک، انتشار صوت، ضریب تمرکز تنش، بارگذاری کششی
  • سعید جوان *، حجت نوری بنوار ناظر، مهراب اسدی، پیمان طاهی صفحات 13-18
    تسمه های زمانبندی در موتورهای درونسوز وظیفه انتقال توان از میل لنگ به میل بادامک ها جهت چرخش آنها و باز و بسته شدن دریچه ها در زمان مشخص را بر عهده دارند. در هنگام کارکرد موتور ارتعاشات مختلفی در تسمه ایجاد می شود که منجر به حرکت و ارتعاش تسمه می گردد. یکی از این موارد حرکت جانبی تسمه است که منجر می شود تسمه به سمت داخل یا خارج موتور حرکت کند. در اثر این حرکت تسمه به لبه برخورد کرده و ممکن است علاوه بر بروز خرابی، سبب ایجاد صدای اضافی و نارضایتی مصرف کننده گردد. عوامل مختلفی بر این حرکت تاثیر دارند از جمله دمای راه اندازی، میزان شیب چرخ تسمه ها، خاصیت ذاتی تسمه، پهنای تسمه، موقعیت تسمه سفت کن. در مقاله حاضر تاثیر دمای راه اندازی، پهنای تسمه و مشخصه گریز تسمه بر میزان نیروی جانبی تسمه در یک موتور درونسوز مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس تحلیل نتایج آزمون، کاهش دمای راه اندازی موتور به کمتر از 30 درجه سانتیگراد تاثیر چشمگیری بر افزایش نیروی جانبی و حرکت جانبی تسمه دارد، افزایش پهنای تسمه به اندازه 0.5 میلیمتر سبب کاهش قابل قبول نیروی جانبی خواهد شد. علاوه بر این، با کنترل میزان گریز تسمه می توان حرکت جانبی تسمه را به طور چشمگیری کنترل نمود.
    کلیدواژگان: تسمه زمانبندی، نیروی جانبی، دمای راه اندازی، پهنای تسمه
  • مهدی رضایی *، علی ذاکری، سعید عبدالملکی صفحات 19-26
    در طراحی موتورهای جدید به منظور کاهش وزن و ماده موتور، استوانه های مجاور به هم نزدیک تر شده و ضخامت پل بین آنها کاهش یافته است. این امر اهمیت کارکرد لایی بستار را بیشتر کرده و طراحی آن نسبت به گذشته حساس تر شده است که منجر به انتخاب طرح ها و مواد جدیدتر در این قطعه شده است. بنابراین تحلیل لایی های بستار قبل از ساخت آن ها، اهمیت بیشتری پیدا کرده است. با توجه به اینکه در طراحی این لایی ها، بار حرارتی از مهم ترین بارها است، تحلیل دمایی این قطعه لازم و مهم است. رشد روز افزون شبیه سازی های رایانه ای و تحلیل به روش اجزای محدود و همچنین پایین بودن هزینه این نوع تحلیل ها نسبت به روش های تجربی، موجب شده که اغلب بررسی های لایی بستار به این روش باشد. در این مقاله با روش تجربی و با کاشت حسگر در هفت نقطه از لایی بستار یک موتور بنزینی 4 استوانه، دمای لایی در نقاط مختلف اندازه گیری شده است. همچنین تاثیر سرعت موتور، بار موتور، دمای سیال خنک کاری و نوع سوخت (بنزین و گاز طبیعی) بر روی دمای لایی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که دمای نقاط بین استوانه ها با افزایش سرعت موتور افزایش قابل توجهی دارد اما دمای نزدیک استوانه ها تقریبا ثابت می ماند که این رفتار در هر دو دمای سیال خنک کاری (90 و 115 درجه سلسیوس) و هر دو سوخت وجود دارد. همچنین با تغییر سوخت از بنزین به گاز طبیعی، دماها در حدود 10 درجه سلسیوس افزایش می یابد. بیشترین دما در بین استوانه های 2 و3 مشاهده شد.
    کلیدواژگان: لایی بستار، بررسی حرارتی، آزمون موتوری، لایی چندلایه فلزی
  • محسن اسدی طاهری *، علیرضا حاجی علی محمدی، سیامک علیزاده نیا صفحات 27-40
    پیچها و اتصالات در موتور نقشی حیاتی بر عهده دارند. از جمله پیچهای اصلی موتور که وظیفه انتقال گشتاور خروجی موتور را بر عهده دارند، پیچهای چرخ طیار هستند. شکست یا شل شدن پیچهای چرخ طیار می تواند به خرابی کلی موتور بیانجامد و به علت سرعت دورانی زیاد و نحوه قرارگیری آن، از موارد ایمنی موتور به شمار رود.
    شایع ترین نوع خرابی در اتصال پیچی چرخ طیار، شل شدن پیچها بر اثر لغزش نسبی قطعات است که با گسترش لغزش از جزئی به کلی، سایش سطوح اتصال و افت پیشبار بیشتر روی می دهد و در نهایت به شکست پیچ بر اثر بارهای خستگی منجر می شود. عوامل زیادی در این میان تاثیرگذارند که از جمله می توان به زبری و ضریب اصطکاک سطوح تماس، لقی پین و پیچها، گام رزوه ها، پیشبار پیچ و همچنین بارهای خارجی وارد بر اتصال اشاره کرد. در این پژوهش علاوه بر ارایه و اثبات شرایط مرزی حاکم بر اتصال و گشتاور انتقالی، ابتدا با استفاده از روابط و معادلات حاکم بر اتصالات پیچی و ایجاد ارتباط منطقی بین روابط مختلف و بکارگیری مناسب آنها برای اتصال چرخ طیار نشان داده شد که ایجاد نیرویی که بکلی مانع لغزش اتصال شود مستلزم تغییرات اساسی در اتصال است. سپس با محاسبه لغزش بحرانی و مقایسه آن با دامنه لغزش احتمالی، نشان داده شد که دامنه لغزش احتمالی چرخ طیار با طراحی صحیح سوراخ پین چرخ طیار می تواند از لغزش بحرانی کمتر شود و احتمال شل شدن چرخشی را کاهش دهد. سپس با انجام سه آزمون دور بحرانی موتور، فرضیه ارایه شده اثبات شد.
    کلیدواژگان: موتور ملی، چرخ طیار، میل لنگ، پیچ، اتصال
  • مجتبی محرابی وقار، محمدعلی احترام * صفحات 41-48
    یکی از موضوعات بسیار مهم که در راندمان موتور تاثیر بسزایی دارد اصطکاک داخلی موتور است. یکی از عوامل مهمی در که در اصطکاک موتور نقش دارد نوع روغن و گرانروی آن است. در این مقاله سعی شده با اندازه گیری مقدار اصطکاک سامانه حلقه و سمبه موتور به روش موتورگردانی با دو نوع روغن 10W40 و 20W50 با گرانروی های مختلف و در دماهای 35، 60 و 90 درجه سانتی گراد چگونگی اثر گرانروی را در دماهای مختلف بر اصطکاک این سامانه اندازه گیری نماییم. همچنین در گام بعدی با استفاده از معادلات نیمه تجربی حاکم بر اصطکاک و مقایسه آن با نتایج حاصل از آزمون تجربی، صحه گذاری این معادلات صورت گرفت. در گام نهایی ضرایب معادلات حاکم بر اصطکاک مجموعه حلقه و سمبه برای دماهای دیگر که اندازه گیری در آن نقاط صورت گرفت صحه گذاری شد و میزان اصطکاک حلقه و سمبه به صورت جدا در دماهای مختلف به دست آمد. نتایج آزمون تجربی نشان از تاثیر تغییر گرانروی روغن در دماهای 35 و 60 درجه سانتی گراد دارد و در دمای 90 درجه سانتی گراد اثر آن ناچیز می شود. همچنین نتایج حاصل از معادلات نیمه تجربی نشان می داد که سهم اصطکاک حاصل از دامن سمبه بیشتر از اصطکاک حلقه ها بوده و همچنین اصطکاک دامن سمبه با افزایش دور افزایش می یابد و در حلقه ها با افزایش دور کاهش می یابد که دلیل آن تفاوت رژیم روان کاری است. همچنین ضرایب معادلات نیمه تجربی برای دماهای 35 و 60 درجه سانتی گراد بسط داده شد.
    کلیدواژگان: اصطکاک، سمبه، حلقه، گرانروی
  • امید فروتن، مهدی بالو *، رسول نوری، حسین فلاح صفحات 49-57
    چندراهه هوا در موتورهای احتراق داخلی وظیفه تامین و توزیع یکسان هوا در بین استوانه های موتور را دارد. معمولا جنس این قطعه از آلومینیوم یا پلاستیک می باشد. چندراهه های پلاستیکی در مقایسه با چندراهه های آلومینیومی دارای مزایای وزن و هزینه تولیدکمتر، عایق حرارتی بهتر و بهبود بازده تنفسی می باشد، ولی با توجه به استحکام ضعیف چندراهه های پلاستیکی در برابر اثرات مخرب پدیده برگشت شعله در مقایسه با چندراهه های آلومینیومی، می بایست تمهیدات لازم برای بهبود استحکام و همچنین صحه گذاری آن در برابر این پدیده در نظر گرفته شود. با توجه به اینکه انجام آزمون صحه گذاری استحکام قطعه در برابر این پدیده همواره با سختی همراه است، در این پژوهش به بررسی عوامل تاثیرگذار بر استحکام چندراهه پلاستیکی با استفاده از رویه آزمون پیشنهادی پرداخته شده است. به همین منظور در ابتدا با استفاده از رویه آزمون پیشنهادی، تاثیر نوع مواد اولیه و درصد الیاف شیشه بر استحکام یک چندراهه مورد بررسی قرار گرفته است و در ادامه پس از شبیه سازی بوسیله نرم افزار آباکوس و صحه گذاری آن با نتایج آزمایشگاهی، تاثیر درصد الیاف شیشه و ضخامت دیواره بر مقدار تمرکز تنش چندراهه پلاستیکی موتورملی با در نظر گرفتن رویه پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج آزمون استحکام پیشنهادی و شبیه سازی نشان داد ضخامت، درصد الیاف شیشه، کیفیت مواد اولیه بترتیب بیشترین تاثیر را بر استحکام چندراهه پلاستیکی دارد.
    کلیدواژگان: چندراهه هوای پلاستیکی، برگشت شعله، الیاف شیشه، جوش ارتعاشی، آباکوس
|
  • H. Sayar, M. Alizadeh, M. Azadi *, A. Ghasemi-Ghalebahman, S. M. Jafari, A. Mafi Pages 3-12
    Using aluminum alloys is common in the engine industry due to low weight, high heat transfer and proper ductility. Detecting damages in aluminum structures is also important for higher reliability. One way to detect defects is the acoustic emission (AE) approach. Therefore, the objective of this article is to detect damages in open-hole aluminum alloy under tensile loadings. Firstly, the specimen was tested and elastic waves according to cracks from the hole were measured by AE sensors. As a result, nominal and pure stress concentration factors and the maximum stress around the hole were calculated by two relations and compared. For the fracture frequency in the specimen, the fast Fourier transform was utilized and the AE maximum voltage of the failure was obtained. Then also, the cumulative AE energy was compared to the crack length and a non-linear relation was fitted to experimental data.
    Keywords: Aluminum alloy, Crack growth, Acoustic emission, Stress concentration factor, Tensile loading
  • S. Javan *, H. Noori, M. Asadi, P. Tahi Pages 13-18
    Timing belts transmit crankshaft's power to rotate synchronously camshafts so that the engine's valves open and close at the proper times. Various vibrations will be imposed to timing belt during engine operation that could lead to movement and flapping of timing belt. Lateral belt tracking that pushes belt toward or outward of engine is one of these movements. This movement cause to improper contact between pulley's flange and timing belt that can produce annoyance noise and also accelerate the belt failure. There are many factors such as starting temperature, inclination of pulleys, inherent characteristics of belt, belt width, and position of tensioner which effect on belt tracking. This article evaluates effect of starting time, belt width and belt run-off on magnitude of lateral force in an internal combustion engine. According to test results, reducing starting temperature to lower than 30 C has considerable effect on rise of lateral force and belt movement. By 0.5 increase of belt width can reduce lateral force acceptably. Moreover, it is possible to control lateral movement by using timing belts with proper run-off.
    Keywords: Timing Belt, Lateral Force, Starting Temperature, Belt Width
  • M. Rezaei *, A. Zakeri, S. Abdolmaleki Pages 19-26
    Engine new design has leaded to decreasing weight and material so cylinders get near together and cylinder bridges become thinner. In this design the function of the cylinder head gasket (CHG) could be important more than before. In CHG design, the thermal load is one of the important loads and its analysis is necessary. The extensive use of finite element method (FEM) and its low cost, directs more of the cylinder head analysis to this method. In this paper thermal analysis of the CHG of a 4 cylinder bi-fuel engine was done via experimental method and 7 thermocouples was installed on different position of CHG. The effects of engine speed, load, coolant temperature and fuel type (gasoline or CNG) on CHG temperature has been investigated. The results shown that temperature of cylinder bridges increased with increasing engine speed and load but at the around of cylinders, CHG temperature is stable. This result was repeated with both fuels and both coolant temperatures (90 °C and 115 °C). The CHG temperature was increased about 10 °C with switching fuel from gasoline to CNG. The maximum temperature of CHG was between cylinders 2 and 3.
    Keywords: Keywords: Cylinder Head Gasket, Thermal Analysis, Engine Test, Multiple Layers Steel (MLS)
  • M. Asadi Taheri *, A. Hajiali Mohammadi, S. Alizadehnia Pages 27-40
    Bolted joints are of the most importance in engine connections. One of important engine bolted joints is the flywheel-crankshaft connection which transmits the engine output torque. Any failure or loosening of flywheel bolts may result in a catastrophic engine damage due to the fact that this joint is considered as a safety issue because of its location and high rotational speed. The most known failure mechanism of flywheel joint is the “Bolt Loosening” due to joint slippage which starts with micro slip and propagates to macro slip causing surface fretting and preload loss and ends up with fatigue fracture of the bolts. Many factors may cause or jeopardize flywheel bolts failure e.g. surface roughness, friction coefficient at the interface, flywheel pin and bolts clearance, threads pitch, bolt preload and external loads acting on the joint. In this study, besides defining and validation of the transmitted torque in the joint, using the general bolted joints equations and combining general rules of such joints, at first it was shown that it needs basic changes in the joint to avoid slippage completely. Then, by calculating the critical slip and comparing it with the probable joint slippage, it was proved that the joint slippage can be limited to a value lower than the critical slip in order to prevent the rotational loosening of the bolts by designing the flywheel pin hole to a proper value. At the end, the theory was validated by performing three “Engine Over-Speed” tests.
    Keywords: EF7 Engine, Flywheel, Crankshaft, Bolt, Joint
  • M. Mehrabbi Vaghar, M. A. Ehteram * Pages 41-48
    One of the most important issues affecting engine efficiency is the internal friction of the engine. One of the important factors in the friction of the engine is the type of oil and its viscosity. In this paper, we tried to measure the amount of friction of the ring and pistons by the motoring method with two kinds of 10W40 and 20W50 oils with different viscosities and at temperatures of 35, 60 and 90 °C. In the next step, the semi-empirical equations for friction were compared with the results of the experimental validation tests for 90 °C. In the final step, the coefficients of the semi-empirical correlations were confirmed for other temperatures. The experimental results showed the significant effect of the viscosity at 35°C and 60 °C on the friction while its effect was negligible at 90°C. Also, the results of semi-empirical equations revealed that the friction contribution of the piston skirt was greater than the friction of the rings, and also the friction of the piston skirt increases with increasing speed.
    Keywords: Friction, Piston, Ring, Viscosity
  • O. Froutan, M. Baloo *, R. Noori, H. Fallah Pages 49-57
    Proper and uniform charge distribution in engine cylinders is the main function of intake manifold. Generally, this piece is made of aluminum or plastic. Plastic manifold, in comparison to aluminum manifold, have better weight and lower cost of production, better thermal insulation and improved volumetric efficiency, but due to the poor strength of plastic manifolds against the destructive effects of backfire phenomena compared to aluminum manifolds, corrective measures to improve and validate the strength of the part against this phenomenon must be undertaken. Due to the fact that testing the strength of the piece against this phenomenon is always associated with difficulty; in this paper all parameters which affect the strength of plastic intake manifolds by applying the proposed test procedure are discussed. At first, via the proposed validation test, the effect of raw material and glass fiber percent are investigated and in the following, after simulating with ABAQUS software and validating it with the experimental results, the effect of glass fiber and the layer thickness on the concentration of the plastic manifold stress of the national engine has been investigated; considering the proposed procedure. The results of validation tests and simulation show that, thickness, glass fiber content and the quality of raw material are the main parameters that improve the strength of the plastic manifold respectively.
    Keywords: Plastic intake manifold, Backfire, Glass fiber, Vibration welding, ABAQUS software