Студопедия

Главная страница Случайная страница

Разделы сайта

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Уравновешевание двигателя.






Центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя и их моменты полностью уравновешенны

Силы инерции первого порядка и их моменты также уравновешенны

Силы инерции второго порядка для всех цилиндров направлены в одну сторону

Уравновешевание сил инерции второго порядка в рассчитываемом двигателе нецелесообразно, ибо применение двухвальной системы с противовесами для уравновешевания значительно усложнит конструкцию двигателя.

Моменты от сил инерции второго порядка в связи с зеркальным расположением цилиндров полностью уравновешены

В целях разгрузки 3 й коренной шейки от местных инерционных сил целесообразно установить противовесы на продолжение щёк, прилегающих к ней. Расположение центра тяжести и величину массы противовесов можно определить из следующих соображений:

а) за счёт силы инерции противовесов целесообразно переместить полюс ОК3 полярной диаграммы в центр диаграммы, следовательно противовесы должны воздействовать на шейку силой

где h3 – расстие от полюса ОК3 полярной диаг-мы до центра диаг-мы , мм;

б) противовесы не должны увеличивать габариты двигателя,

целесообразно принять ρ = 22 мм;

в) так как каждый противовес расположен только на одной щеке колена, для определения силы инерции и массы противовеса необходимо установить размеры кривошипа.

Предварительно принимаем

L = 96 мм и l1 = 72 мм

тогда сила инерции одного противовеса

г) масса каждого противовеса

Для уравновешевания центробежных сил РПР противовесов, расположенных на продолжении щёк, прилегающих к 3 й коренной шейке, и для уменьшения нагрузки на 1 ю и 5 ю коренные шейки целесообразно на продолжении щёк, прилегающих к 1 й и 5 й шейкам, также установить противовесы

Смещение центров полярных диаграмм в связи с установкой противовесов на величину, пропорциональную реакции от противовесов

h1(5) = 97, 5 мм

Развёрнутые диаграммы сил

представлены на (рис. 10, лист 2) и по ним определены

для 3 й коренной шейки

где и - соответственно площади под кривыми и , мм2.

Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя.

Равномерность крутящего момента

Избыточная работа крутящего момента

где Fabc – площадь над прямой среднего крутящего момента, мм2.

в мм - масштаб угла поворота вала

на диаграмме Мкр . (рис.6, лист 2)

Равномерность хода двигателя принимаем δ = 0, 01

Момент инерции движущихся масс двигателя, приведённых к оси коленчатого вала:


Таблица 9.

φ 0 Значения Rк.ш.3, кН, для лучей
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12
  22, 68 22, 68 22, 68 22, 68 22, 68
  22, 19 22, 19 22, 19 22, 19
  20, 53 20, 53 20, 53 20, 53
  16, 90 16, 90 16, 90 16, 90
  16, 95 16, 95 16, 95 16, 95
  22, 20 22, 20 22, 20 22, 20
  22, 86 22, 86 22, 86 22, 86 22, 86
  16, 68 16, 68 16, 68 16, 68
  15.93 15, 93 15, 93 15, 93
  17, 68 17, 68 17, 68 17, 68
  21, 48 21, 48 21, 48 21, 48
  22, 78 22, 78 22, 78 22, 78
  22, 68 22, 68 22, 68 22, 68 22, 68
  22, 19 22, 19 22, 19 22, 19
  20, 53 20, 53 20, 53 20, 53
  16, 90 16, 90 16, 90 16, 90
  16, 95 16, 95 16, 95 16, 95
  22, 20 22, 20 22, 20 22, 20
  22, 86 22, 86 22, 86 22, 86 22, 86
  16, 68 16, 68 16, 68 16, 68
  15, 93 15, 93 15, 93 15, 93
  17, 68 17, 68 17, 68 17, 68
  21, 48 21, 48 21, 48 21, 48
  22, 78 22, 78 22, 78 22, 78
Σ Rк.ш.3i 477, 72 477, 72 275, 54 293, 26 477, 72

6. Расчёт основных деталей двигателя.

Маркировка поршня и шатуна 1 - группа поршня по массе; 2 - стрелка для ориентирования поршня в цилиндре; 3 - ремонтный размер; 4 - класс поршня; 5 - класс отверстия для поршневого пальца; 6 - отверстие для выхода масла; 7 - номер цилиндра

6.1 Расчёт поршня двигателя.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учётом соотношений, приведённых в таблице 50 [4], принимаем:

- толщину днища поршня – δ = 7, 5 мм;

- высоту поршня Н = 88 мм;

- высоту юбки поршня hю = 58 мм;

- радиальную толщину кольца t = 3, 5 мм;

- радиальный зазор кольца в канавке поршня S = 5 мм;

- величину верхней кольцевой перемычки hп = 3, 5 мм;

- число и диаметр масляных каналов в поршне и dм = 1 мм (рис.5 р.п.з.).

Материал поршня – алюминиевый сплав,

Материал гильзы цилиндра – чугун,


Рисунок 5. Схема поршня.

 

Напряжение изгиба в днище поршня

где

Днище поршня должно быть усилено рёбрами жёсткости.

Напряжение сжатия в сечении Х-Х

где

Напряжение разрыва в сечении Х-Х;

максимальная угловая скорость холостого хода

масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х-х:

максимально развивающая сила


напряжение разрыва

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

среза

изгиба

сложное

Удельное давление поршня на стенку цилиндра:

Диаметры головки и юбки поршня:

Dг = D - Δ г = 89 - 0, 623 = 88, 377 мм

Dю = D-Δ ю = 89 - 0, 178 = 88, 822 мм

Где Δ г =

Δ ю =

Диаметральные зазоры в горячем состоянии

где Тц = 383 К, ТГ = 593 К, Тю = 413 К - приняты с учётом водяного охлаждения двигателя.

6.2 Расчёт поршневого кольца карбюраторного двигателя.

Материал кольца серый чугун

Среднее давление кольца на стенку цилиндра

где

Давление (МПа) кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности

значения μ к и ρ для различных углов φ приведены в таблице 10 р.п.з.

 

Таблица 10.

φ 0              
μ к 1, 05 1, 05 1, 14 0, 90 0, 45 0, 67 2, 85
Р, МПа 0, 223 0, 223 0, 242 0, 191 0, 0955 0, 142 0, 604

 

По этим данным построена эпюра давлений кольца на стенку цилиндра (рис.6 р.п.з.)

Рисунок 6. Эпюра давлений компрессионного кольца.

 

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии

Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень

Монтажный зазор в замке поршневого кольца

где Тц = 383 К Тк = 493 К Т0 = 293 К

 

6.3 Расчёт поршневого пальца.

Примем действительное максимальное давление сгорания

при nм = 3200 мин-1 (из расчёта скоростной характеристики).

- наружный диаметр пальца dn = 22 мм;

- внутренний диаметр пальца dв = 15 мм;

- длина пальца lп = 78 мм;

- длина втулки шатуна lш = 28 мм;

- расстояние между торцами бобышек в = 32 мм.

Материал поршневого пальца – сталь 15Х,

Расчётная сила, действующая на поршневой палец:

газовая

инерционная

где

расчётная

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

Удельное давление пальца на бобышки

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца

где

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (точка 1, φ = 900)

в вертикальной плоскости (точки 3, φ = 900)

 

 

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (точки 2, φ = 00)


в вертикальной плоскости (точки 4, φ = 900)

6.4 Расчёт шатунной группы.

Расчёт поршневой головки шатуна.

Из теплового расчёта имеем давление сгорания

на режиме n = nN = 5600 об/мин при φ = 3700;

масса поршневой группы mп = 0, 621 кг

масса шатунной группы mш = 0, 932 кг

максимальная частота вращения при холостом ходе nx.x. max = 6000 мин-1

ход поршня S = 71 мм

площадь поршня Fп = 62, 18 см2

λ = 0, 285

По таблице 51 [4] принимаем:

- наружный диаметр головки dГ = 30, 4 мм;

- внутренний диаметр головки d = 24, 4 мм;

- радиальную толщину стенки головки

- радиальную толщину стенки втулки

Материал шатуна – углеродистая сталь 45Г2;

α Г = (1/ К)

Материал втулки – бронза;

α в = (1/ К)

По таблице 43 и 45 [4] для углеродистой стали 45Г2:

- предел прочности δ в = 800 МПа;

- предел усталости при изгибе δ -1 = 350 МПа;

- растяжения-сжатия δ -1р = 210 МПа.

Коэффициенты приведения цикла при

изгибе α δ = 0, 17

растяжении-сжатии α δ = 0, 12

Определим:

при изгибе

при растяжении-сжатии

 


Рисунок 7. Расчётная схема шатунной группы.

 

 

Расчёт сечения I-I (рис 7 р.п.з.)

Максимальное напряжение пульсирующего цикла

где mв.г . = = = 0, 043 кг - масса части головки выше сечения I-I;

среднее напряжение и амплитуда напряжений

где kа = = 1, 272 – эффективный коэффициент концентрации напряжений

ε м = 0, 86 – масштабный коэффициент определяется по табл. 48 [4]

ε п = 0, 9 –коэффициент поверхностной чувствительности, определяется по табл. 49 [4]

так как >

то запас прочности в сечении I-I определяется по пределу усталости:


Напряжение от запрессованной втулки:

суммарный натяг

где - натяг посадки бронзовой втулки

- температурный натяг

- средний подогрев головки и втулки;

Удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой

где μ = 0, 3 коэффициент Пуассона;

 

напряжение от суммарного натяга на внутренней поверхности головки

напряжение от суммарного натяга на внешней поверхности головки

Расчёт сечения А-А на изгиб (рис 7 р.п.з.)

Максимальная сила, растягивающая головку на режиме n = nN;

где

нормальная сила и изгибающий момент в сечении 0-0

где φ ш.з . = 1050 – угол заделки

- средний радиус головки;

нормальная сила и изгибающий момент в расчётном сечении от растягивающей силы:

напряжение на внешнем волокне от растягивающей силы

где

суммарная сила сжимающая головку:

нормальная сила Т изгибающий момент в расчётном сечении от сжимающей силы:

где и определены по таблице 52[4]

и

определены по таблице 53[4]

напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы:

максимальное и минимальное напряжения асимметричного цикла:

среднее напряжение и амплитуды напряжения:

<

то запас прочности в сечении А-А определяется по пределу текучести

6.5 Расчёт кривошипной головки шатуна.

По таблице 54 [4] принимаем:

- диаметр шатунной шейки dшш = 48 мм;

- толщину стенки вкладыша tв = 2 мм;

- расстояние между шатунными болтами Сσ = 62 мм;

- длину кривошипной головки lк = 26 мм.

Максимальная сила инерции

где mкр = mш = 0, 931= 0, 232 кг

Момент сопротивления расчётного сечения

где r1 = (dшш +2 tв) = = 26 мм - внутренний радиус кривошипной головки шатуна.

Моменты инерции вкладыша и крышки

Напряжение изгиба крышки и вкладыша:

где FГ = lк σ - dш.ш.) = = 0, 000182 м2.

 






© 2023 :: MyLektsii.ru :: Мои Лекции
Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав.
Копирование текстов разрешено только с указанием индексируемой ссылки на источник.