Analiza wytężenia zaworu silnikowego wykonanego ze stopu tytanu Ti6Al4V obciążonego mechanicznie i cieplnie

• Autorzy: Moćko W.

Warianty tytułu

EN

Analysis of strength of the engine outlet valve made of titanium alloy Ti6Al4V under mechanical and thermal loads

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań przedstawionych w niniejszej publikacji była analiza rozkładu temperatury oraz naprężeń zastępczych Hubera-Misesa wewnątrz zaworu wydechowego w czasie zimnego rozruchu silnika. Ponadto wyznaczono wartość odkształceń dla wybranych punktów powierzchni zaworu. Obliczenia zostały przeprowadzone w środowisku ABAQUS Standard. Warunki brzegowe wykorzystane w symulacji MES obejmowały temperaturę gazu w komorze spalania oraz w kanale wylotowym, a także temperaturę gniazda zaworowego oraz prowadnicy. Ponadto przeprowadzono obliczenia naprężenia występującego w zaworze na skutek działania siły sprężyny zaworowej, która dociska zawór do gniazda zaworowego. Największą wartość temperatury dochodzącą do 900oC stwierdzono w talerzyku zaworu wykonanego ze stopu tytanu Ti6Al4V. Natomiast dla stali zaworowej oraz tytanu temperatura maksymalna wynosiła ok. 700oC. Zawór wykonany ze stopu tytanu nagrzewał się do najwyższej temperatury, powodując jednocześnie powstawanie największych naprężeń wewnętrznych.

EN

The goal of the investigation presented in this paper was Analysis of temperature and equivalent Huber-Mises stress distribution inside outlet valve during cold start of engine. Moreover the displacement values at selected surface areas were determined. The computations were carried out using ABAQUS Standard environment. Boundary conditions applied in the FEM simulation took into account gas temperature in the combustion chamber and outlet channel and temperature of valve seat and valve guide. Moreover a stress distribution in the valve due to load of valve spring were estimated. The highest temperature, equal to 900oC was found in the valve made of titanium alloy Ti6Al4V, whereas the temperature for valve steel and titanium was equal to 700oC. The valve made of titanium alloy reaches highest temperature, as a consequence highest internal stress were found in this material.

Słowa kluczowe

PL

silnik; zawór wydechowy; temperatura; naprężenie

EN

engine; outlet valves; temperature; stress

• Wydawca: Wydawnictwo ITS
• Czasopismo: Transport Samochodowy
• Rocznik: 2014
• Tom: z. 4
• Strony: 55--71
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., tab., wykr.

Twórcy

autor

Moćko W.

• Instytut Transportu Samochodowego

Bibliografia

• [1] A. Choudhury, M. Blum, Economical production of titanium-aluminide automotive valves using cold wall induction melting and centrifugal casting in a permanent mold, Vacuum 47, 1996, 829-831.
• [2] A. Hornik , Praca doktorska, Modelowanie obciążeń cieplnych złożenia gniazdo-zawór doładowanego silnika ZS, Politechnika Śląska, Wydział Transportu, Katedra Eksploatacji Pojazdów Samochodowych, Katowice 2010.
• [3] A. Hornik, D. Jędrusik , K. Wilk, Unsteady state heat flow in the exhaust valve in turbocharged Diesel engine covered by the layer of the carbon deposit, Archives of Materials Science and Engineering 54, 2012, 68-77.
• [4] C. Leyens, M. Peters, Titanium and titanium alloys, Fundamentals and Aplications, Wiley-Vch GmbH & Co. 2003.
• [5] H. Woźnica, Podstawy materiałoznawstwa, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998.
• [6] L. A. Dobrzański, Metaloznawstwo z podstawami nauki o materiałach, Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa 1998.
• [7] P. Adamiec, J. Dziubiński, Wybrane zagadnienia materiałów konstrukcyjnychi technologii wytwarzania pojazdów, Wydawnictwo Politechniki Śląskiej, Gliwice 1998.
• [8] P. Staniak, W. Moćko, A. Wojciechowski, Well-To-Wheel CO2 Emmision of electric Vehicle in Poland, Journal of KONES Powertrain and Transport 19, 2012, 139-148.
• [9] W. Moćko, Wpływ szybkości oraz temperatury odkształcania na lepko-plastyczne właściwości tytanu oraz stopu TiAl6V4, Transport Samochodowy 2014/3, 2014, 65-75.
• [10] W. Moćko, The influence of stress-controlled tensile fatigue loading on the stress-strain characteristics of AISI 1045 steel, Materials and Design 58, 2014, 145-153.
• [11] W. Moćko, Z.L. Kowalewski, Evolution of the tensile properties of the TiAl6V4 alloy due to the prior cyclic loading history, Journal of Theoretical and Applied Mechanics 52, 2014, 847-851.
• [12] W. Moćko, A. Wojciechowski, M. Ornowski, Perspektywy rozwoju rynku samochodów elektrycznych w najbliższych latach, Transport Samochodowy 2011/1, 2011, 63-71.
• [13] Z. Nagórski, Temperature gradients in the exhaust valves during “cold” start simulation of combustion engine, Journal of KONES Powertrain and Transport 13, 2006, 233-244.
• [14] A. Sochan, Praca doktorska, Dobór parametrów pracy silnika spalinowego o zapłonie iskrowym z obiegiem atkinsona w hybrydowym układzie napędowym, Politechnika Krakowska, Wydział Mechaniczny, Kraków 2008.