Moottorin kampikoneiston dynamiikka
Mäkinen, Eero (2012)
2012
Konetekniikan koulutusohjelma
Automaatio-, kone- ja materiaalitekniikan tiedekunta – Faculty of Automation, Mechanical and Materials Engineering
This publication is copyrighted. You may download, display and print it for Your own personal use. Commercial use is prohibited.
Hyväksymispäivämäärä
2012-03-07
Julkaisun pysyvä osoite on
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201203191075
http://urn.fi/URN:NBN:fi:tty-201203191075
Tiivistelmä
Työn aiheena on viisisylinterisen työkonedieselmoottorin kampikoneiston massavoimien ja vääntövärähtelyjen minimointi. Tutkittava moottori on ensimmäinen viisisylinterinen moottorityyppi kohdeyrityksen mallistossa, joten aikaisempia moottorimalleja ei voida käyttää suunnittelun pohjana. Kampikoneiston massavoimien ja vääntövärähtelyjen laskemiseen käytettiin moottorinmallinnusohjelmistoa, jonka tuloksille laskettiin vertailutulokset laskukaavojen avulla.
Työssä tutkittiin eri sytytysjärjestysten vaikutusta massavoimiin ja valittiin tulosten perusteella paras sytytysjärjestys. Kampikoneiston aiheuttamien massavoimien minimoimiseksi laskettiin ja mallinnettiin tarvittavat kampiakselille asennettavat vastapainot ja hahmoteltiin vaihtoehtoja vastapainokoneiston rakenteeksi. Kampiakselista tehtiin kolme erilailla tasapainotettua mallia, joista yksi valittiin jatkokehityksen pohjaksi. Kampiakselin vääntövärähtelyt analysoitiin moottorinmallinnusohjelman avulla ja samalla tutkittiin eri vastapainovaihtoehtojen vaikutusta vääntövärähtelyihin.
Vääntövärähtelyjen minimointia tutkittiin värinänvaimentimen mallin avulla. Vaimentimen vaikutusta vääntövärähtelyihin tutkittiin mallintamalla vaimennin erilaisia kirjallisuudesta löytyviä laskukaavoja käyttäen. Eri kaavoilla mallinnettuja vaimentimia verrattiin toisiinsa. Vaimentimen vaikutusta vääntövärähtelyjen suuruuteen tutkittiin vertaamalla vaimennettua ja vaimentamatonta kampikoneistoa toisiinsa.
Varsinaisen kampikoneiston mallintamisen ohessa työssä vertailtiin erilaisia laskentamenetelmiä ja niiden antamia tuloksia. Vertailun perusteella voidaan kokeellisiin tutkimuksiin perustuvia vääntövärähtelyjen laskukaavoja ja dynamiikan laskukaavoihin perustuvia massavoimien laskukaavoja pitää edelleen käyttökelpoisina.
Työn tuloksena saatiin CAD-malli kampiakselista ja simulointimalli kampikoneistosta sekä erilaisia vaihtoehtoja kampiakselin tasapainottamiseksi. Työn yhteydessä tehtyjä malleja voidaan käyttää pohjana suunnittelussa, jos tutkittu moottorityyppi päätetään ottaa tuotantoon.
Työssä tutkittiin eri sytytysjärjestysten vaikutusta massavoimiin ja valittiin tulosten perusteella paras sytytysjärjestys. Kampikoneiston aiheuttamien massavoimien minimoimiseksi laskettiin ja mallinnettiin tarvittavat kampiakselille asennettavat vastapainot ja hahmoteltiin vaihtoehtoja vastapainokoneiston rakenteeksi. Kampiakselista tehtiin kolme erilailla tasapainotettua mallia, joista yksi valittiin jatkokehityksen pohjaksi. Kampiakselin vääntövärähtelyt analysoitiin moottorinmallinnusohjelman avulla ja samalla tutkittiin eri vastapainovaihtoehtojen vaikutusta vääntövärähtelyihin.
Vääntövärähtelyjen minimointia tutkittiin värinänvaimentimen mallin avulla. Vaimentimen vaikutusta vääntövärähtelyihin tutkittiin mallintamalla vaimennin erilaisia kirjallisuudesta löytyviä laskukaavoja käyttäen. Eri kaavoilla mallinnettuja vaimentimia verrattiin toisiinsa. Vaimentimen vaikutusta vääntövärähtelyjen suuruuteen tutkittiin vertaamalla vaimennettua ja vaimentamatonta kampikoneistoa toisiinsa.
Varsinaisen kampikoneiston mallintamisen ohessa työssä vertailtiin erilaisia laskentamenetelmiä ja niiden antamia tuloksia. Vertailun perusteella voidaan kokeellisiin tutkimuksiin perustuvia vääntövärähtelyjen laskukaavoja ja dynamiikan laskukaavoihin perustuvia massavoimien laskukaavoja pitää edelleen käyttökelpoisina.
Työn tuloksena saatiin CAD-malli kampiakselista ja simulointimalli kampikoneistosta sekä erilaisia vaihtoehtoja kampiakselin tasapainottamiseksi. Työn yhteydessä tehtyjä malleja voidaan käyttää pohjana suunnittelussa, jos tutkittu moottorityyppi päätetään ottaa tuotantoon.