Stress Concentration Analysis of the Injection Pump Shaft

• Autorzy: Bałon Paweł , Świątoniowski Andrzej , Rejman Edward , Kiełbasa Bartłomiej , Smusz Robert , Szostak Janusz , Kowalski Łukasz

Identyfikatory

DOI

10.12913/22998624/xxxxx

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The paper presents the methodology for designing the injection shaft drive for diesel engines with 2,3,4,6 and 8 cylinders as well as power from 2.5 to 52 kW per cylinder using the FEM method and experimental research. The pump is the original solution of the authors. The shaft is a basic part of the pump with a complex structure. In order to assess the state of stress in the shaft, the FEM analytical method was used and experimental tests were carried out, subjecting the shaft to torsional moment resulting from the transmitted power. Experimental studies confirmed the results of numerical calculations and the correctness of the adopted solution. The destructive tests were carried out to assess the maximum load capacity of the shaft, loading it with an increasing torque until visible plastic deformations occurred. This condition appeared at twice the moment (Ms = 602 Nm) in relation to the maximum predicted moment in operation (extreme operating conditions of the pump shaft). The theoretical studies confirmed very significant stress concentration (αk coefficient at the level of 2.63 or even 4.7), which may be the cause of fatigue cracks. It also determines the strength of the shaft and its torsional stiffness, which influences the proper functioning of the pump and ensures adequate fuel injection phases.

Słowa kluczowe

EN

pump shaft; diesel engine; FEM analysis; torque; torsion; pump drive shaft

PL

wał pompy; silnik wysokoprężny; analiza MES; moment obrotowy; skręcanie; wał napędowy pompy

• Wydawca: Lublin University of Technology ; Polish Society of Ecological Engineering (PTIE), Branch of PTIE in Lublin
• Czasopismo: Advances in Science and Technology. Research Journal
• Rocznik: 2020
• Tom: Vol. 14, no 2
• Strony: 155--162
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., fig.

Twórcy

autor

Bałon Paweł

• ZPU Mirosław Pogoda, ul. Wojska Polskiego 3, 39-300 Mielec, Poland
• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30-B2, 30-059 Kraków, Poland

autor

Świątoniowski Andrzej

• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30-B2, 30-059 Kraków, Poland

autor

Rejman Edward

• Rzeszów University of Technology, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Kiełbasa Bartłomiej

• ZPU Mirosław Pogoda, ul. Wojska Polskiego 3, 39-300 Mielec, Poland

autor

Smusz Robert

• Rzeszów University of Technology, Al. Powstańców Warszawy 12, 35-959 Rzeszów, Poland

autor

Szostak Janusz

• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30-B2, 30-059 Kraków, Poland

autor

Kowalski Łukasz

• AGH University of Science and Technology, Al. Mickiewicza 30-B2, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• 1. Gotowała K., Patyk R., Patyk S.: Badania numeryczne wpływu rodzaju podcięcia obróbkowego wałka na jego wytrzymałość zmęczeniową. Autobusy, 6, 2015.
• 2. Grodziński P.: Investigation on shaft fillets. Engineering, 152, 1951, 321–324.
• 3. Kocańda S.: Zmęczeniowe pękanie metali. WNT Warszawa 1985.
• 4. Kocańda S., Szala J.: Podstawy obliczeń zmęczeniowych. PWN, Warszawa 1985.
• 5. Lisowski F.: Modelowanie MES struktur o karbach szeregowych. Czasop. Techniczne, 7, 2011, 341–348.
• 6. Mattheck C., Burkhardt S.: A new method of structural shape optimization based on biological growth. Int. J. Fatigue, 12(3), 1990, 185–190.
• 7. Peterson R.E.: Stress conventraction factors. Willey, New York 1974.
• 8. Pilkey W.D., Pilkey D.F.: Petersons’s stress concentration factors. John Willey & Sons Inc. 2008.
• 9. Podcięcia obróbkowe PN-58/M-02043, Polski Komitet Normalizacyjny.
• 10. Serensen S.V., Kogaev V.P., Snejderovic R.M.: Nesuscaja sposobnost i rascety detalej masin na procnost. Masinostroenie, Moskva 1975.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).