Transcript Prezentacija diplomskog rada - Milo Pilski

Sveučilište u Zagrebu
Fakultet strojarstva i brodogradnje
Analiza odnosa varijacija kutne brzine
koljenastog vratila i indiciranog momenta motora
primjenom diskretne Fourier-ove transformacije
Diplomski rad
Mentor:
Student:
prof.dr.sc. Zoran Lulić
Milo Pilski
Zagreb, veljača 2013.
Sadržaj:
1. Podaci o analiziranom motoru
2. Snimanje razvodnog dijagrama motora
3. Proračun tlaka u cilindru - AVL Boost
4. Harmonijska analiza
5. Oscilacije kutne brzine KV
6. Usporedba rezultata
7. Zaključak
2
1. Podaci o analiziranom motoru
 Modificirani motor Briggs & Stratton 123400
- Promjer cilindra:
D = 68,3 mm
- Hod klipa:
H = 55,8 mm
- Duljina klipnjače:
l = 83,5 mm
- Obujam cilindra:
V = 206 cm3
- Polumjer koljena KV: r = 27,9 mm
- Oscilirajuće mase:
m = 0,280 kg
- Moment inercije KV : Jtot = 1001,12 kg·mm2
3
1. Podaci o analiziranom motoru
 Briggs & Stratton 123400 postavljen na kočnicu
Modificirani:
Serijski:
Me,max ≈ 14,5 Nm
Me,max = 13,1 Nm
Pe,max ≈ 5,4 kW
Pe,max = 4,9 kW
4
2. Snimanje razvodnog dijagrama motora
1. Rasklapanje
5. Mjerenje
Mjerenje visine podizaja:
• usisnog ventila
• ispušnog ventila
2. Mjerna skala
3. Podešavanje zračnosti
4. Mjerni komparatori
5
2. Snimanje razvodnog dijagrama motora
 Snimljeni razvodni dijagram
250 °KV:
7,56 mm
470 °KV:
8,02 mm
6
3. Proračun tlaka u cilindru - AVL Boost
 Simulacijski model analiziranog motora
Elementi modela:
• E1 – motor - osnovni podaci
• CL1 – pročistač zraka
• C1 – cilindar
• PL1 – spremnik (ispušni lonac)
• SB1 – rubni uvjet na ulazu
• SB2 – rubni uvjet na izlazu
• 1, 2, 3 i 4 – usisne i ispušne cijevi
7
3. Proračun tlaka u cilindru - AVL Boost
 Rezultati provedene simulacije
AVL Boost:
Izmjereno na kočnici:
Tlak u cilindru pcil – AVL Boost:
Me,max ≈ 14,5 Nm
pcil,max = 38,75 bar
n = 3090 o/min
Me,max = 13,5 Nm
n = 3090 o/min
Pe,max = 5,4 kW
Pe,max ≈ 5,4 kW
8
4. Harmonijska analiza
 IZVORNA FUNKCIJA - rezultati
- Indicirani moment motora uslijed sile inercije:
- Indicirani moment motora uslijed sile plinova
(proračun - AVL Boost):
Proračunati tlak pcil
- Indicirani moment uslijed sile inercije i plinova:
9
4. Harmonijska analiza
 APROKSIMACIJSKA FUNKCIJA
- Fourier-ov trigonometrijski polinom:
Amplituda 0-tog harm.
Amplituda μ-tog harmonika
Fazni pomak
α = 0, 1, 2, …, 720 – kut zakreta KV
μ = 1, 2, 3, …, NH ≤ N/2 – redni broj harmonika
N = 720 – ukupni broj točaka funkcije
AS(μ) – koeficijent SIN člana
BC(μ) – koeficijent COS člana
10
4. Harmonijska analiza
 APROKSIMACIJSKA FUNKCIJA - rezultati
- Indicirani moment uslijed sile inercije
plinova i sile plinova
Mi,max≈ 198 Nm
Mi,max≈ 209 Nm
Mi,max≈ 16 Nm
Mi,min≈ - 16 Nm
Mi,min≈ - 43 Nm
Mi,min≈ - 58 Nm
11
5. Oscilacije kutne brzine KV
 MATEMATIČKI MODEL
- Ukupna kutna brzina ω uslijed indiciranog momenta Mi :
Ustaljeni dio kutne brzine ω0: Dinamički dio (oscilacije) kutne brzine ωM(μ):
ω0 = 2·π·n / 60, rad/s
RM(μ) – amplituda μ-tog harmonika momenta
μ = 1, 2, 3, …, NH ≤ N/2 – redni broj harmonika
Pojednostavljeni model KV:
N = 720 – ukupni broj točaka funkcije
α = 0, 1, 2, …, 720 – kut zakreta KV, °
S1(μ) – fazni pomak μ-tog harm. momenta, °
Jtot – moment inercije pojednostavljenog
modela koljenastog vratila
12
5. Oscilacije kutne brzine KV
 MATEMATIČKI MODEL – testiranje obrnutim postupkom
• Ulaz („mjerenje”): oscilacije kutne brzine KV
• Izlaz (proračun): indicirani moment uslijed ukupne sile
- Amplituda μ-tog harmonika indiciranog momenta RM(μ):
- Indicirani moment Mi :
Rω (μ) – amplituda μ-tog harmonika oscilacija kutne brzine KV
(iz izraza za Fourier-ovog trigonometrijski polinom), Nm
Mi,sred – srednji indicirani moment motora, Nm
S1(μ) – fazni pomak μ-tog harmonika oscilacija kutne brzine
13
5. Oscilacije kutne brzine KV
 REZULTATI dobiveni na temelju matematičkog modela
- Oscilacije kutne brzine uslijed indiciranog momenta ukupne
sile inercije
plinova
sile
Mi,max≈198 Nm
Mi,max ≈ 209 Nm
Mi,max ≈ 16 Nm
Mi,min≈ -43 Nm
ωi,max
≈ 336,2
rad/s
ωi,max
≈ 324,5
rad/s
ωi,max≈ 336,7 rad/s
Mi,min ≈ -58 Nm
Mi,min ≈ -16 Nm
ωi,min ≈ 322,5 rad/s
ωi,min ≈ 302,4 rad/s
ωi,min≈ 303,7 rad/s
14
6. Usporedba rezultata
 Rezultati dobiveni ANALITIČKI i u programu AVL EXCITE
Analitički i AVL Excite
Mi,uk,max ≈ 198 Nm
AVL Excite:
ωi,max≈ 337,3 rad/s
Analitički:
ωi,max≈ 336,7 rad/s
Analitički i AVL Excite
Mi,uk,min ≈ - 43 Nm
AVL Excite:
ωi,min≈ 308,3 rad/s
Analitički:
ωi,min≈ 303,7 rad/s
15
7. Zaključak
 Harmonijska analiza je prikladna za opisivanje
periodičkih funkcija indiciranog momenta motora
i kutne brzine koljenastog vratila
 Matematički model prilično jednostavan i lako rješiv
 Harmonijska analiza:
indicirani moment motora → oscilacije kutne brzine KV
 Obrnuti postupak (harmonijska sinteza):
oscilacije kutne brzine KV→ indicirani moment motora
 Rezultati analitički provedene analize vjerodostojni i
zadovoljavajući
16
Hvala na pozornosti!
17