Simulering av en axialkolvmotor : Moderna ångmotorer

Sammanfattning: Detta projekt har haft som mål att skapa en datormodell av en modern kompakt ångmotor avaxialkolvtyp. Ångmotorn är tänkt att sitta i anslutning till grenröret på t.ex. en dieselmotor i en lastbil. Värmen som dieselmotorn utvecklar då den körs tas till vara på och används för att värma upp vattenånga. Vattenångan leds in i ångmotorn och kan tillföra extra effekt till lastbilen. Detta kallas för BC-hybridteknik (Bottoming Cycle), att kombinera flera termodynamiska cykler. Arbetet startades med att en faktainsamling angående ångmotorns historia och dess bakgrund gjordes. Därefter analyserades axialkolvmotorns uppbyggnad och funktion för att få förståelse för relevanta relationer och dimensioner. Ångmotorn har först modellerats som en parametriserad modell i Solid Edge för att sedan exporteras som en parasolid-fil till MSC.ADAMS. ADAMS (Automatic Dynamic Analysis of Mechanical Systems) är ett så kallat dynamiskt MBS-program (Multibody System). Modellen är delvis parametriserad i ADAMS då massor och tröghetsmoment kan ändras enkelt, däremot måste längder och andra dimensioner ändras i Solid Edge för att ånyo importera modellen till ADAMS. För att validera modellens korrekthet har två test gjorts, dels har det kontrollerats att vevaxelns utgående moment är noll då vevaxeln roteras med konstant hastighet och inga krafter appliceras. Den andra verifieringen är att det utgående momentet som plockas ut på vevaxeln är oberoende av vilken rotationshastighet som vevaxeln har. Ur simuleringsmodellen har i första hand tre resultat jämförts med tidigare analytiskt gjorda beräkningar. Ett av de kontrollerade resultaten är vevaxelns utgående moment, dvs. arbetet som ångmotorn utför, ur modellen ficks ett värde på 348 Nm jämfört med det analytiska 310Nm. De andra resultaten redovisas i grafer vilka återfinns i rapportens resultatdel. Avslutningsvis diskuteras den valda metoden och resultaten.