پيشنهاد يك هندسه جديد براي شاتون موتور تحت بارگذاري استاتيكي با تابع هدف تنش

Proposing a new geometry for the connecting rod under static loading with the function of aim of stress

شاتون بحراني‌ترين قطعه موتور درونسوز پيستوني است. اين قطعه تحت بارگذاري بسيار پيچيده‌اي قرار دارد و بايد بارهاي پرچرخه در مرتبه‌هاي 8^10 تا 9^10 چرخه را تحمل كند. تحت شرايط عملكردي مختلف موتور، تنش‌هاي استاتيكي و ديناميكي مختلفي بر اين قطعه وارد مي‌شود. طراحان موتور روش‌هاي مختلفي مانند هندسه مناسب، جنس مناسب و يا پوشش دهي مناسب را جهت مقاوم‌سازي اين قطعه به كار مي‌گيرند. در اين مقاله هدف بررسي اثرات هندسه در عملكرد قطعه شاتون است. شاتون مورد استفاده در اين تحقيق، شاتون موتور مليEF7 و از جنس فولاد C70 در نظر گرفته شده است. اندازه‌هاي هندسي شاتون در كارگاه اندازه‌گيري در نرم افزار ساليدوركس ترسيم گرديد و سپس در نرم‌افزار انسيس به روش المان محدود تحليل استاتيكي شد. نتايج تحليل تنش شاتون موتور EF7 نشان داد كه اندازه‌ي بيشترين مقدار تنش 234/85MPa و كمترين مقدار ضريب‌ اطمينان 1/703 در چشمي كوچك است. با توجه به شرايط نقطه بحراني، هندسه‌ي جديدي پيشنهاد گرديد. شبيه‌سازي و تحليل نتايج هندسه جديد در شرايط بارگذاري فشاري(كه بحراني‌ترين شرايط بارگذاري استاتيكي است)، نشان داد كه كمترين مقدار ضريب‌ اطمينان با 24/1 درصد افزايش به مقدار 2/114 رسيده است. همچنين بيشترين مقدار تنش با 19/4 درصد كاهش به مقدار 189/2MPa رسيده است.

The connecting rod is the most critical part of an internal combustion engine. It is under very complex loading and must withstand heavy-duty loads in 10^8to 10^9 cycles. Under different operating conditions of the engine, different static and dynamic stresses are applied to this part. Engine designers use various methods such as proper geometry, suitable material or suitable coating to strengthen this part. The aim of this article is to investigate the effects of geometry on the performance of a connecting rod. The connecting rod used in this research is the EF7 engine connecting rod that made of C70 steel. The geometric dimensions of the connecting rod were measured in workshop and plotted in SolidWorks software then static analysis was performed in ANSYS software using finite element method. The results of EF7 engine connecting rod stress analysis showed that the largest value of stress is 234.85 MPa and the lowest value of safety factor is 1.703 in small eye. A new geometry was proposed according to the critical point conditions. Simulation and analysis of the results of the new geometry under compressive loading conditions (which is the most critical static loading condition) showed that the lowest safety factor increased by 24.1% to 2.114, and the highest amount of stress decreased by 19.4% to 189.2 MPa.