Modelagem dinamica do eixo de acionamento da bomba injetora diistribuidora BOSCH tipo VE : teoria e experimento

A determinação das curvas características de torque de acionamento e cálculo dos esforços máximos exercidos sobre os mancais hidrodinâmicos são etapas imprescindíveis não só no projeto da bomba injetora mas também no estudo de cada uma de suas aplicações em motores de combustão Diesel. O objetivo deste trabalho é o estudo da viabilidade da modelagem matemática do eixo de acionamento da bomba injetora. Assim, definida uma aplicação da bomba injetora e seus parâmetros operacionais (rotação do motor e níveis de pressão internos da bomba), um modelo matemático é desenvolvido com o intuito de óbter-se o comportamento dinâmico do eixo de acionamento da mesma. O Método dos Elementos Finitos é empregado para a modelagem do eixo de acionamento representando-o por um rotor flexível. Os esforços que agem sobre o eixo devido a cada um dos mecanismos que estão vinculados ao mesmo (engrenagem de acionamento, mancais hidrodinâmicos, bomba de palhetas, engrenagem do regulado.r e carne) são estudados extensivamente de forma que o modelo reproduza fielmente os carregamentos dinâmicos efetivos da bomba injetora. Um modelo matemático para os esforços do carne, em função do tempo, é desenvolvido a partir do perfil do carne e de uma função obtida experimentalmente para a pressão do cilíndro distribuidor. Modelos linearizados são empregados na caracterização dos esforços dos mancais hidrodinâmicos. Entretanto, no apêndice do trabalho é desenvolvido um modelo matemático, empregando-se o Método dos Elementos Finitos, para a distribuição da pressão na superfície do mancal hidrodinâmico. As etapas de cálculo para a determinação do problema não-linear da configuração de equilíbrio do sistema rotor /mancal são descritas. Os resultados do modelo matemático são comparados àqueles obtidos nos ensaios experimentais ratificando a viabilidade de simulação, via computador, como metodologia alternativa para o comportamento dinâmico do eixo de acionamento da bomba injetoraThe establishment of the driving torque characteristic curves and the computation of the maximum strains exerted over the journal bearings are fundamental stages to a fuel injection pump design and also to any application study of it in Diesel combustion engines. The objective of this work is the feasibility study of a fuel injection pump driving shaft mathematical modelling. So, once defined a fuel injection pump application and its operating parameters (engine rotation and pressure levels inside the pump), a mathematical model is developed with the purpose of geting its driving shaft dynamic behavior. The finite element method is applied to the driving shaft modelling representing it as a fiexible shaft. The strains that act over the shaft due to each one of the mechanisms that are attached to it (driving gear, journal bearings, rotary vane pump, guide gear and cam) are extensively studied in a way that the model reproduces the fuel injection pump actual dynamic loads. A mathematical model of the cam strains are developed employing the cam shape and an experimental function that describes the piston pressure. Linearized models are employed to establish the journal bearings strains. A mathematical model employing the finite element method is developed in the appendix to describe the pressure distribution over the journal bearing surface. The computation stages to solve the nonlinear problem of the shaft / journal bearing balance configuration are described. The results of the mathematical model are compared to those obtained experimentaly ratifying its feasibility as an alternative methodology to the fuel injection pump driving shaft behavior stud