Рисунок 1 - Конечно-элементная модель двигателя

Рисунок 2 - Конечно-элементная модель кривошипно-шатунного механизма

Расчётная модель содержит пять типов контактных пар (на каждый цилиндр двигателя): «блок - поршень», «поршень - палец», «палец - шатун», «шатун - вал», «вал - блок». Для описания контактного взаимодействия тел использован контакт типа «поверхность - поверхность».

Упругая подвеска двигателя к неподвижному основанию смоделирована конечными элементами типа «пружина», расположенными в трёх перпендикулярных плоскостях. Жесткости «пружин» принимались равными реальным значениям жесткости резинометаллических амортизаторов двигателя.

Силовые граничные условия описывались путем задания переменного по времени давления, прикладываемого к днищам поршней. Наличие головки цилиндров учитывалось приложением давлений Рг к поверхностям блока, соответствующих шпилькам крепления головки цилиндров.

Вращение коленчатого вала моделировалось путем задания начальной скорости, соответствующей реальной частоте вращения.

Результатами расчёта служат спектры виброскоростей (см. рисунок 3)любой точки двигателя, показывающие резонансные частоты f.

Использование этого метода, помимо основного результата, открывает новые возможности в исследовании динамики двигателей с учетом податливости их звеньев, вибропрочности деталей и пр.

Расчёт учитывает микроскорости имеющие место при движении поршня (см. рисунок 4).

Выбрав точку наблюдения на периферии маховика, получаем возможность найти мгновенные значения угловой скорости вращения вала (рисунок 5).

Также результат расчёта может быть представлен в анимированном виде (см. рисунок 6).

Представленный метод может быть использован для улучшения вибрационных характеристик любых объектов, подверженных воздействию динамической нагрузки. С помощью этого метода открываются новые возможности в численном исследовании динамики и прочности двигателей.