Knowledge base: Warsaw University of Technology

Settings and your account

Back

The analysis of methods to calculate strength parameters of the selected elements for the crank system using the example of the Volvo B5252S engine

Jakub Cichosz

Abstract

In this thesis was carried out analysis of the mechanical loads occurring in a crank system of internal combustion engine and also was presented the requirements that are imposed on working therein elements. As an example of solutions used in practice constructors was used Swedish brand Volvo’s engine with the designation B5252S. It is a four-stroke spark ignition engine. His stroke volume is 2,44 dm3. Designing the engine of such performance allowed for use it to drive a passenger car with an curb weight 1365 kg ie. a Volvo 850 where it was installed in 1996. Then, in 1997, it was also used in a slightly modernized model – Volvo S70. Thesis was divided into two parts. In the first were made actions to determine the forces occurring on the crank system during engine operation. To calculate them was crucial to know the value of one force - the gas force. It depends, among others, the pressure in the combustion chamber. Therefore, in the thesis was presented a method of selecting a comparative indicator diagram for the spark-ignition engine. For this purpose was used “indykator.xls” spreadsheet. After determining the course of the gas force, on the basis of crank system's measurements, developed the course of the remaining forces occurring in the system ie. the lateral force, longitudinal, radial and tangential. For illustrate them and facilitate their mutual comparison is made appropriate charts. Tangential force was also used to calculate the effective torque and then, the torque was used to check the correctness of selection of the comparative indicator diagram. The second part presents the strength's calculation of the components such as piston, pivot, connecting rod along with a short description of applied design solutions, application requirements and the consequences of the wrong choice of strength parameters of the working conditions. For calculations used two methods: analytical, based on technical literature and computer, in the form of a program like CAD and FEA. This allowed a comparison of the results and draw conclusions on the accuracy of techniques used in the past and the benefits of the currently used techniques of computer support. Also obtained information about with how large strength's reserve were designed device used in the actual construction. The choice of five-cylinder engine as an object of analysis allowed to get acquainted with the character of unbalance resulting from the distribution and quantity of the crank of the crankshaft of this engine. This case is not very popular in comparison with other designs and usually his balancing is skip in literature. Calculated unbalanced forces and moments caused by them and analyzed used counterweights.
Diploma type
Engineer's / Bachelor of Science
Diploma type
Engineer's thesis
Author
Jakub Cichosz (FACME) Jakub Cichosz,, Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Title in Polish
Analiza metod obliczania parametrów wytrzymałościowych wybranych elementów układu tłokowo-korbowego na przykładzie silnika Volvo B5252S
Supervisor
Piotr Orliński (FACME/IV) Piotr Orliński,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Ewa Fudalej-Kostrzewa (FACME/IV) Ewa Fudalej-Kostrzewa,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Certifying unit
Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Affiliation unit
Institute of Automotive Engineering (FACME/IV)
Study subject / specialization
, Mechanika i Budowa Maszyn
Language
(pl) Polish
Status
Finished
Defense Date
31-05-2016
Issue date (year)
2016
Pages
89
Internal identifier
SIMR; D-1432
Reviewers
Wojciech Kamela (FACME/IV) Wojciech Kamela,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME) Ewa Fudalej-Kostrzewa (FACME/IV) Ewa Fudalej-Kostrzewa,, Institute of Vehicles (FACME/IV)Faculty of Automotive and Construction Machinery Engineering (FACME)
Keywords in Polish
1.Układ tłokowo-korbowy, 2.Siły w układzie tłokowo-korbowym, 3.Wykres indykatorowy, 4.Wyrównoważenie
Keywords in English
1.Crank system, 2.Forces in the crank system, 3.Indicator diagram, 4.Balancing
Abstract in Polish
W niniejszej pracy przeprowadzono analizę obciążeń mechanicznych występujących w układzie korbowo-tłokowym silnika spalinowego a także przedstawiono wymagania jakie są stawiane pracującym w nim elementom. Jako przykład stosowanych w praktyce rozwiązań konstruktorskich posłużył silnik szwedzkiej marki Volvo o oznaczeniu B5252S. Jest to czterosuwowy silnik o zapłonie iskrowym. Jego objętość skokowa wynosi 2,44 dm3. Zaprojektowanie silnika o takich osiągach pozwoliło na wykorzystanie go do napędu samochodu osobowego o masie własnej 1365 kg tj. samochodu Volvo 850 gdzie był montowany w roku 1996. Następnie, w 1997 roku, stosowany był także w nieco zmodernizowanym modelu – Volvo S70. Praca została podzielona na dwie części. W pierwszej zostały wykonane działania mające na celu określenie wartości sił występujących w układzie korbowo-tłokowym podczas pracy silnika. Aby je wyliczyć kluczowe było poznanie wartości jednej siły – siły gazowej. Zależy ona m.in. od ciśnienia panującego w komorze spalania. W związku z tym, w pracy przedstawiono sposób doboru porównawczego wykresu indykatorowego dla silnika ZI. Posłużono się arkuszem kalkulacyjnym „indykator.xls”. Po wyznaczeniu przebiegu wartości siły gazowej, na podstawie wykonanych pomiarów układu, opracowano przebieg pozostałych sił występujących w układzie tj. siły bocznej, wzdłużnej, promieniowej oraz stycznej. Dla ich zobrazowania i ułatwienia ich wzajemnego porównania wykonano stosowne wykresy. Siła styczna posłużyła także do wyliczenia efektywnego momentu obrotowego, na podstawie którego dokonano sprawdzenia poprawności doboru porównawczego wykresu indykatorowego. W drugiej części przedstawiono obliczenia wytrzymałościowe takich elementów jak: tłok, sworzeń, korbowód, wraz z krótkim opisem stosowanych rozwiązań konstrukcyjnych, stawianych wymagań oraz skutków nieodpowiedniego doboru parametrów wytrzymałościowych do warunków pracy. Do obliczeń wykorzystano dwie metody: analityczną, na podstawie literatury technicznej, oraz komputerową, w postaci programu typu CAD i analizy MES. Umożliwiło to dokonanie porównania wyników i wyciągnięcie wniosków na temat dokładności technik stosowanych w przeszłości i korzyści wynikających ze współcześnie stosowanych technik wspomagania komputerowego. Uzyskano także informacje z jakim zapasem wytrzymałości projektowane są elementy stosowane w rzeczywistych konstrukcjach. Wybór pięciocylindrowego silnika jako obiekt analizy pozwolił na zapoznanie się z charakterem niewyrównoważenia wynikającego z rozkładu i ilości wykorbień wału korbowego takiego silnika. Przypadek taki jest mało popularny w porównaniu z innymi rozwiązaniami i zazwyczaj jego wyrównoważenie jest pomijane w literaturze technicznej. Obliczono niewyrównoważone siły i spowodowane nimi momenty a także przeanalizowano zastosowane przeciwciężary.
File
  • File: 1
    Jakub Cichosz 244237.pdf
Request a WCAG compliant version
Local fields
Identyfikator pracy APD: 11987

Uniform Resource Identifier
https://repo.pw.edu.pl/info/bachelor/WUTf2a3d07ceac6463592ef83e5a94f56dd/
URN
urn:pw-repo:WUTf2a3d07ceac6463592ef83e5a94f56dd

Confirmation
Are you sure?
Report incorrect data on this page