Simulación con software de elementos finitos de la corona y falda del piston Mahle, Biela Y Bulon de las unidades Allen 8S37G

Abstract

Se elaboró un modelo propio del conjunto motriz en 3D utilizando Solid Edge de las unidades Allen 8S37G, basado en los planos suministrados por Occidental de Colombia Inc. Este modelo es la base para realizar los análisis que nos permiten predecir y conocer el comportamiento de un pistón de las características de un motor de este tipo. El conjunto motriz consta de la corona, falda, biela, bulón, casquete y perno sujetador de corona y falda. La corona, biela y bulón son de material de fundición de hierro nodular, la falda de aluminio, el casquete de bronce y el perno de acero 1020. Las propiedades de los materiales están en función de la temperatura en un rango mínimo de 20 ºC y máximo de 400 ºC. Se simuló el conjunto motriz, teniendo en cuenta sólo la corona del pistón, puesto que es la pieza que compensa el mecanizado que se realizó internamente a la camisa del motor, y por consiguiente es en la corona donde se hace fundamentalmente necesario analizar el espesor de la pared. El mecanizado o torneado implementado en la corona del pistón está denominado como anillo APR (Anti polishing Ring). Los resultados que arroja la simulación realizada en Occidental de Colombia se comparan con el modelo que realizó la firma autorizada por Allen Rolls-Royce AVL Powertrain Engineering. Estos resultados nos permiten comparar y determinar si los dos modelos son convergentes en esfuerzos del material, deformación total, distribución de temperatura, flujo total de calor y factor de seguridad a la fluencia del material en la corona del pistón, y también nos permite comparar como altera en sus propiedades mecánicas la modificación propuesta en el diámetro de la corona del pistón.

A model was developed own set of driving 3D (Solid Edge) units 8S37G Allen, based on drawings supplied by the Occidental de Colombia Inc. This model is the basis for to curry out all analysis that us to predict and understand the behavior of a characteristics of the piston of an engine of this type. The set consists of driving the crown, skirt, connecting rod, bolt, bolt and fastener cap crown and skirt. The crown, connecting rod and bolt material is nodular cast iron, the skirt of aluminum, brass cap and bolt steel 1020. Material properties are a function of the temperature range between a minimum of 20 ºC and maximum of 400 ºC. Was simulated driving all interested only in the piston crown, since it is the part that compensates machining that was performed internally to the engine cylinder liner, and it is in the crown where is primarily necessary to analyze the thickness of this. The machining or turning implemented in the crown of the piston is called ring APR (Anti Polishing Ring). The results of the simulation conducted in Occidental of Colombia are compared with the model that made the company authorized by Allen Rolls-Royce AVL Powertrain Engineering. These results allow us to compare and determine whether the two models are converging in stress of the material, total deformation, temperature distribution, total heat flow and safety factor to the creep of the material in the piston crown, and also allows us to compare how alter the proposed amendment in the diameter of the piston crown.