Diseño y análisis dinámico estructural por simulación de un motor de combustión interna alternativo

Abstract

El diseño de motores de combustión interna es una actividad multidisciplinar basada en fundamentos teóricos y la experiencia en grupos de diseño. Este trabajo tratará de seguir un procedimiento para el desarrollo de este diseño y su posterior comprobación de validez del diseño según las solicitaciones a las que se somete. El procedimiento seguido se divide en varios desarrollos. En primer lugar se tratará de dar con un modelo geométrico de un motor de combustión interna bien definido para modelarlo con el software Solid Edge. Debe plantearse el análisis cinematico y dinamico del mismo, y a continuación, se pasará a ejecutar los análisis de esfuerzos que procedan mediante el software Ansys Workbench. Para ello es fundamental haber obtenido las cargas previamente, su valor y manera de aplicarse sobre el mecanismo. Una vez finalizados los análisis veremos si son aceptables, y en caso de no serlo, deberá realizarse un rediseño del mecanismo del motor teniendo en cuenta estos resultados. Se trata de análisis dinámicos y estructurales, ambos igual de relevantes, siendo el dinámico una manera de conocer con precisión las cargas a las que están sometidas cada una de las piezas del mecanismo motor (cigüeñal, biela, bulón, pistón), y el estructural el que evalúa estas cargas para, según la geometría y el material de la pieza, obtener valores de tensión y deformación en cada punto de cada pieza. Si se consideran estos dos valores aceptables según el criterio conveniente empleado, el diseño será satisfactorio. (Español)

The design of internal combustion engines is a multidisciplinary activity based on theoretical foundations and experience in design groups. This work will try to follow a procedure for the development of this design and its subsequent validity check of the design according to the requests to which it is submitted. The procedure followed is divided into several developments. First, we will try to find a geometric model of a well-defined internal combustion engine to model it with Solid Edge software. The kinematic and dynamic analysis of the model must be considered, and then, the stress analyzes that proceed using the Ansys Workbench software will be executed. For this, it is essential to have previously obtained the loads, their value and how to apply them to the mechanism. Once the analyzes are finished, we will see if they are acceptable, and if they are not, a redesign of the motor mechanism should be carried out taking into account these results. These are dynamic and structural analyzes, both equally relevant, with dynamic being a way of knowing precisely the loads to which each of the parts of the engine mechanism (crankshaft, connecting rod, bolt, piston) are subjected, and the structural the one that evaluates these loads, according to the geometry and the material of the piece, obtaining values ​​of stress and deformation at each point of each piece. If these two values ​​are considered acceptable according to the convenient criteria, the design will be satisfactory. (English)

Barneko errekuntzako motorren diseinua diziplina anitzeko jarduera da oinarri teorikoetan eta diseinu taldeetan eskarmentuan oinarrituta. Lan hau diseinu hau garatzeko prozedura jarraitu eta diseinuaren ondorengo baliozkotasuna egiaztatzeko prozedura jarraitu nahi da. Jarraitutako prozedura hainbat garapenetan banatzen da. Lehenik eta behin, barne-errekuntzako motorearen diseinu geometrikoa bilatzen saiatuko da Solid Edge softwarearekin modelizatzeko. Analisi zinematikoa eta dinamikoa aintzat hartu behar dira eta, ondoren, Ansys Workbench softwarea erabiliz aurrera egiten diren estres analisiak gauzatuko dira. Horretarako ezinbestekoa da aurretik kargak lortzea, haien balioa eta nola aplikatu mekanismoan. Analisiak bukatuta, onargarriak diren ikusiko dugu, eta hala ez badira, motor mekanismoaren birmoldaketa bat egin beharko litzateke emaitza horiek kontuan hartuta. Analisi dinamikoak eta estrukturalak dira, biak ere garrantzitsuak, eta motorearen mekanismoaren atal bakoitzaren esfortzuak (biradera, konexio-hagaxka, boltsoa, ​​pistoa) zehatz ezagutzeko modu dinamikoa da. Karga hauek ebaluatzen dituenak, analisi estrukturalak, piezaren geometriaren eta materialaren arabera, estresaren eta deformazioaren balioak lortu ditzake pieza bakoitzeko puntu bakoitzean. Bi balio onargarriak badira, erabilitako irizpide egokien arabera kontutan hartuta, diseinua egokia izango da. (Euskera)