مقدمه:

افزایش راندمان، کاهش حجم، کاهش آلایندههای محیطی از عواملی هستند که طراحان موتورهای احتراق داخلی را بر آن میدارد تا اثرات اجزای موتور بر عملکرد آن را بطور دقیق مورد بررسی و بازبینی قرار دهند. در این بین، میللنگ موتور بیشترین تأثیر را بر تولید نیرو گذاشته و مهمترین جزء موتور تلقی میشود. سامانه میللنگ بطور کلی شامل پیستون، پین پیستون، شاتون، میللنگ(شفت اصلی)، میراگر ارتعاشات پیچشی و چرخطیار میشود.

میللنگ جزیی از موتور است که وظیفه تبدیل حرکت رفت و برگشتی پیستون به حرکت گردشی خروجی موتور را ایفا میکند. در طی این فرایند سه نوع ارتعاش: محوری، خمشی و پیچشی را میتوان برای میللنگ متصور شد. بررسیهای تجربی نشان میدهد عمده آسیبهای میللنگ ناشی از تنشهای بوجود آمده از نوسانات پیچشی است. به همین دلیل بررسی رفتار دینامیکی و مدل ارتعاشات پیچشی آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. وزنه های تعادل نیز از اجزای سامانهی میللنگاند که بمنظور جبران نیروهای اینرسی در مقابل هر لنگ قرار داده میشوند. وزنههای تعادل ممان اینرسی میللنگ را افزایش میدهد، همچنین جرم و نحوهی قرار-گیری و بطور کلی چیدمان وزنههای تعادل روی شفت اصلی، بطور مستقیم بر ارتعاشات پیچشی میللنگ اثرگذار است. در پژوهش انجام شده پس از ساخت مدل ارتعاشات پیچشی موتورOM-457 به عنوان موتور نمونه در نرم افزارAVL EXCITE، نتایج حل هولزر مدل جرم فنر معادل خط انتقال قدرت مربوط به سه چیدمان متفاوت وزنههای تعادل استخراج و مقایسه شده است. مشخصات موتور در جدول مشخصات آمده است.

 

پیشینه تحقیق:

در تحقیق سال ۱۹۹۹ جنتا۱ مشخص شد ماشینهایی که اجزای آن حرکت رفت و برگشتی دارند دارای مشخصات دینامیکی یکسانی هستند و در این حالت میتوان آسیبها و شکست متفاوتی نسبت به ماشینهایی که اجزای آن فقط حرکت دورانی دارند متصور شد. یکی از این آسیبها که اهمیت بالایی دارد آسیب ناشی از ارتعاشات پیچشی معرفی شده است.[۱] تحقیق یونگ یانگ۲در سال ۲۰۱۱ نیز بیان میکند که برای ایجاد تغییرات در موتور بایستی ارتعاشات پیچشی شفت میللنگ مد نظر قرار گیرد. نتایج نشان میدهد محدوده عملکرد موتور نمونه این تحقیق در محدوده ممنوعه قرار دارد و با ایجاد تغییرات جزیی در سامانه میللنگ، بجای تغییرات عمده، میتوان محدوده عملکرد موتور را از محدوده ممنوعه خارج کرد.[۲]

در سال ۲۰۰۸ ولادیسلاو۳ و دوستان تلاش کردند مدل ارتعاشات پیچشی میللنگ موتور شش استوانه وظیفه سنگین را بررسی و مزایای مدل کاهشیافته جرم فنر را بیان کنند و در ادامه به مقایسه نتایج مدل جرم فنر با نتایج مدل اجزاءمحدود در نرمافزار ANSYSپرداختند.[۳] بررسی ارتعاشات پیچشی سیستم انتقال قدرت موتور دریایی شامل میللنگ، میلگاردان و پروانه با استفاده از نرمافزار AVL/EXCITE و ارتباط بین تعداد پرههای پروانه و دامنه ارتعاشات نیز در تحقیق تیگران پریکیان۴ به آن پرداخته شده است.[۴] در تحقیق سال۲۰۱۱ نزرف۵ نیز به اصول نظری خنثی کردن کامل نیروی جرمهای میللنگ و جبران کل ممان اینرسی جرم متعادل نشده با ایجاد تغییرات و بهبود پیستون، شاتون و رینگ پیستون در موتور هشت استوانه وی۶شکل پرداخته شده است. برای رسیدن به این هدف افزایش جرم وزنههای تعادل و افزایش فاصله مرکز جرم و مرکز دوران و نیز تغییرات چیدمان و زاویه وزنههای متعادل-کننده بررسی شده است. این تغییرات میتواند باعث بالانس کامل میللنگ شود و در نتیجه عمر آن افزایش یابد. کاهش سروصدا و دامنه ارتعاشات پیچشی نیز برای این موتور خاص قابل حصول معرفی شده است.[۵]