Numerical simulation of the distribution system of diesel engine (13511-64071) under mechanical loading

Abstract

The distribution system plays an important role in the internal combustion engine, as it regulates the time of opening and closing the valves to allow the fuel and air mixture to enter the engine and the exhaust. The camshaft is considered the basic and direct element responsible for this process because it is responsible for converting the rotary movement of the crankshaft into a reciprocating movement and transmitting it to open and close the valve to supply fuel to the combustion chamber. The study aims to analyze the fatigue characteristics of a diesel engine camshaft (13511-64071) made of gray cast iron when it is under mechanical loads. SolidWorks was used to design the camshaft geometry, and ANSYS Workbench was used to evaluate the camshaft properties by two types of analyses. The first analysis was the model analysis, through which we obtained relatively high frequencies, as the lowest frequency was 395.8 Hz and the highest frequency was 1998.2 Hz. The second analysis was the static structural analysis. In this analysis, we applied a torque of 706.5 Nm to the camshaft. We obtained values for deformations and stresses, where the maximum deformation was 0.0027 mm and the maximum equivalent elastic stress was 6.7368E-6. Then, as an additional suggestion to improve the distribution system, we compared gray cast iron and cast carbon steel يلعب نظام التوزيع دور ا هاما في محرك الاحتراق الداخلي، حيث يقوم بتنظيم زمن فتح وإغلاق الصمامات للسماح لخليط الوقود والهواء بالدخول إلى المحرك والعادم ويعتبر عمود الكامات العنصر الأساسي والمسؤول المباشر عن هذه العملية وذلك لأنها لمسؤول عن تحويل الحركة الدورانية للعمود المرفقي الي حركة ترددية ونقلها لفتح وإغلاق صمام لتزويد الوقو د لغرفة الاحتراق. أداء عمود الحدبات بشكل رئيسي يعتمد على التصميم المناسب والمواد المستخدمة فيه. لذلك من المهم ج دا اختيار المواد والتصاميم المناسبة لعمود الكامات وذلك لتحسين كفاءة نظام التوزيع خاصة وكفاءة المحرك عامة. تهدف الدراسة إلى تحليل خصائص الكلال لعمود كامات خاص بمحرك ديزل ) 13511 - 64071 ( المصنوع من الحديد الزهر الرمادي عندما يكون تحت أحمال ميكانيكية. تم استخدام SolidWorks لتصميم الشكل الهندسي لعمود الكامات، و ANSYS Workbench لتقييم خصائص عمود الكامات عن طريق نوعين من التحاليل. التحليل الأول هو التحليل النموذجي، حيث حصلنا من خلاله على ترددات مرتفعة نسبي ا، حيث كان أدنى تردد 395.8 هرتز وأعلى تردد 1998.2 هرتز. اما التحليل الثاني فكان التحليل الهيكلي الثابت. في هذا التحليل، قمنا بتطبيق عزم دوران بقيمة 706.5 نيوتن متر على عمود الكامات. حصلنا على قيم للتشوهات والإجهادات، حيث كان أقصى تشوه 0.0027 مم وأقصى إجهاد مرن مكافئ 6-6,7368 بعدها وكاقتراح إضافي لتحسين نظام التوزيع قمنا بمقارنة بين الحديد الزهر الرمادي والفولاذ الكربوني المصبوب.