Projeto e análise de pistão de motor IC usando software Catia-Ansys

2024年6月29日 Roberto Magalhães

Projeto e análise de pistão de motor IC usando software Catia-Ansys

Abstrato :

Este projeto lida principalmente com o design, análise e fabricação de pistão. O pistão é um componente de motores alternativos, bombas alternativas, compressores de gás e cilindros pneumáticos, entre outros mecanismos semelhantes. Em um motor, seu propósito é transferir força do gás em expansão no cilindro para o virabrequim por meio de uma haste de pistão e/ou biela. Aqui, o pistão é projetado, analisado e o processo de fabricação foi estudado.

A temperatura do pistão tem influência considerável na eficiência, emissão e desempenho do motor SI. O objetivo da investigação é a medição da temperatura transitória do pistão em vários pontos do pistão, desde a partida a frio até a condição estacionária e a comparação com os resultados da análise de elementos finitos.

Neste projeto, o pistão é modelado e montado com a ajuda do software CATIA e o componente é malhado e a análise é feita no software ANSYS e o comportamento térmico e estático é estudado e os resultados são tabulados. As várias tensões atuando no pistão sob várias condições de carga foram estudadas.

Na tese apresentada, o trabalho foi realizado nos seguintes aspectos para cobrir as lacunas da pesquisa e apresentar os resultados com base nos estudos sistemáticos:

1) Distribuição de temperatura e fluxo de calor através do pistão de um motor.

2) Análise FEA do pistão para medir a temperatura nos pontos onde não é possível saber na prática e observar o fluxo de calor dentro do pistão.

INTRODUÇÃO

A tendência moderna é desenvolver motores IC com maior capacidade de potência. Um dos critérios de projeto é o esforço para reduzir o peso das estruturas e, assim, reduzir o consumo de combustível. Isto foi possível graças ao design aprimorado do motor. Essas melhorias incluem o aumento do uso de materiais leves, como aços avançados de ultra-alta resistência à tração, ligas de alumínio e magnésio, polímeros e materiais compósitos reforçados com fibra de carbono. A integração de materiais mais leves é especialmente importante se peças mais complexas puderem ser fabricadas como uma única unidade. Nos próximos 10 a 20 anos, parece ser possível uma redução adicional de 20 a 40% no peso total, sem sacrificar a segurança. Cuddy et al (1997) relataram que para cada 10% de redução de peso do veículo, é esperada uma melhoria no consumo de combustível de 6–8%. O design aprimorado do motor requer componentes de motor otimizados. Portanto, são necessárias ferramentas sofisticadas para analisar os componentes do motor. O pistão do motor é um dos componentes mais analisados entre todos os componentes automotivos ou outros.

componentes do campo da indústria. O motor pode ser chamado de coração de um automóvel e o pistão pode ser considerado a parte mais importante de um motor.

PROCEDIMENTO DE PROJETO:

O design auxiliado por computador ou CAD tem um significado muito amplo e pode ser definido como o uso de computadores na criação, modificação, análise e otimização de um design. CAE (Engenharia Assistida por Computador) é referido a computadores em análise de engenharia como análise de tensão/deformação, transferência de calor e fluxo. Diz-se que CAD/CAE tem mais potencial para aumentar radicalmente a produtividade do que qualquer desenvolvimento desde a eletricidade. CAD/CAE constrói conceito de forma de qualidade

ao produto final. Em vez de introduzir o controle de qualidade durante a inspeção final, ajuda a desenvolver um processo no qual a qualidade esteja presente durante todo o ciclo de vida do produto. CAD/CAE pode eliminar a necessidade de protótipos. Mas são necessários protótipos que podem ser usados para confirmar e prever o desempenho e outras características. CAD/CAE é empregado em vários setores, como manufatura, automotivo, aeroespacial, fundição, fabricação de moldes, plástico

eletrônica e outras indústrias de uso geral. Os sistemas CAD/CAE podem ser amplamente divididos em sistemas de baixo custo, médios e altos custos.