Студопедия

Главная страница Случайная страница

КАТЕГОРИИ:

АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника






Расчет стержня шатуна.




Из динамического расчёта имеем:

при φ = 3700

при φ = 00

Lш = 136,8мм

По таблице 55 [4] принимаем (рис.7 р.п.з.):

hш = 23мм bш = 16мм aш = 3,2мм tш = 3,4мм

Характеристики прочности материала шатуна - сталь 45Г2.


Площадь и моменты инерции расчётного сечения В-В:

Максимальное напряжение от сжимаемой силы:

в плоскости качания шатуна

где

σе = σв = 800МПа;

в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:

где

Минимальное напряжение от растягивающей силы

Средние напряжения и амплитуды цикла:

где kσ =1,2 + (σв - 400) = 1,2 + (800-400) = 1,272

εм = 0,88 – определяется по табл. 48 [4] (максимальный размер сечения стержня шатуна 23мм)

εп = 1,3 – определяется по табл. 49 [4] с учётом поверхностного упрочнения стержня шатуна обдувкой дробью.

так как > и >

то запас прочности в сечении В-В определяются по пределу усталости:

6.7 Расчёт шатунного болта.

Принимаем:

- номинальный диаметр болта d = 11 мм;

- шаг резьбы t = 1 мм;

- количество болтов iσ = 2;

Материал – сталь 40 Х.

По таблице 43 и 44 [4] для легированной стали 40 Х определяем:

пределы прочности σв = 980 МПа; текучести σТ = 800 МПа;

усталость при растяжении-сжатии σ-1р = 300 МПа;

коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии ασ = 0,17

; .

Сила предварительной затяжки

Суммарная сила, растягивающая болт:

где χ = 0,2

Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в болте:

где

среднее напряжение и амплитуды цикла

где kσ =1 + (α -1)= 1 + (4-1) = 3,43

α = 4 - определяется по табл. 47 [4];

g = 0,81 – определяется по рис. 95 [4] при σв = 980МПа и α = 4;

εм = 0,99 – определяется по табл. 48 [4] при d =11мм;

εп = 0,82 – определяется по табл. 49 [4].

так как <

то запас прочности болта определяется по пределу текучести:


6.8 Расчёт коленчатого вала двигателя.

На основании данных динамического расчёта имеем:

коленчатый вал полноопорный (рис.4 р.п.з.) с симметричными коленами, но с асимметричным расположением противовесов (рис.8 р.п.з.);

сила инерции противовеса, расположенного на продолжении щеки, Рпр =13,09 кН;

реакция на левой опоре от противовеса ;

центробежная сила инерции вращающихся масс KR = -15,91 кН;

радиус кривошипа R = 45,5 мм.

С учётом соотношений и анализа существующих двигателей принимаем следующие основные размеры колена вала (рис.8 р.п.з.):



1) коренная шейка – наружный диаметр dкш = 50 мм, длина Lкш = 28 мм;

2) шатунная шейка – наружный диаметр dшш = 48 мм, длина Lшш = 28 мм;

3) расчётное сечение А-А щеки: ширина b = 76 мм, толщина h = 18 мм.

Материал вала – чугун ВЧ 40-10.

Рис.8 Расчётные схемы коленчатого вала.

 


По таблице 46 [4] и соотношениям определяем:

1) условные пределы прочности σв = 400 МПа и текучести σТ = 300 МПа и

τТ = 160 МПа;

2) пределы усталости (выносливости):

при изгибе σ-1 = 150 МПа;

растяжении-сжатии σ-1р = 120 МПа;

кручении σ-1р = 115 МПа;

3) коэффициенты приведения цикла:

при изгибе ασ = 0,4;

кручении ατ = 0,6.

Определяем:

при изгибе

при кручении

Удельное давление на поверхности шатунных шеек

где Rш.ш.ср = 11100 Н и Rш.ш.max = 18451 Н - соответственно средняя и максимальная нагрузки на шатунную шейку.

- рабочая ширина шатунного вкладыша;

rгал – радиус галтели принят равным 3мм;

коренных шеек:

где - средняя нагрузка на 3ю коренную шейку, которая является наибольшей.

- максимальная нагрузка на 2ю коренную шейку, которая является наибольшей.

- рабочая ширина коренного вкладыша.

Расчёт коренной шейки.

Набегающие моменты, скручивающие коренные шейки, рассчитаны графическим способом (рис. 105 [4] )

Значения Мкр.ц1 взяты из таб. 4 р.п.з. , а Мкр.цi - с учётом порядка работы двигателя

1 – 3 – 4 – 2

Момент сопротивления коренной шейки кручению


Максимальное и минимальное касательные напряжения знакопеременного цикла для наиболее нагруженной 4й коренной шейки, на которую воздействует крутящий момент, имеющий наибольший размах ΔМк.ш.max:



Среднее напряжение и амплитуды напряжений

где k = [1 + (α -1)] = [1 + (3 - 1)] = 1,1 – коэффициент концентрации напряжений

g = 0,4 – коэффициент чувствительности материала к концентрации напряжений

α = 3 – теоретический коэффициент концентрации напряжений, определяется по таблице 47 [4] с учётом наличия в шейке масляного отверстия;

εмτ = 0,72 – масштабный коэффициент, определяется по табл. 48 [4] при dк.ш.= 50 мм;

εпτ = 0,82 – коэффициент поверхностной чувствительности,

определяется по табл. 49 [4].

так как > то запас прочности коренной шейки определяется по пределу усталости:


7. Расчёт элементов системы смазки.

 
 
Рис. 9 Система смазки двигателя.   1 - патрубок отвода картерных газов в корпус воздушного фильтра; 2 - крышка маслоналивной горловины; 3 - патрубок отсоса картерных газов в задроссельное пространство карбюратора; 4 - патрубок вытяжного шланга; 5 - канал подачи масла к подшипнику распределительного вала; 6- масляная магистраль в головке блока цилиндров; 7 - распределительный вала; 8 - датчик контрольной лампы давления масла; 9 - канал подачи масла от насоса к фильтру; 10 - редукционный клапан насоса; 11 - ведущая шестерня масляного насоса; 12 - ведомая шестерня масляного насоса; 13 - серповидный выступ между шестернями; 14 - канал подачи масла из фильтра в главную масляную магистраль; 15 - канал поступления масла от маслоприемника к насосу; 16 - противодренажный клапан; 17 - маслоприемник; 18 - картонный фильтрующий элемент; 19 - сливная пробка; 20 - масляный картер; 21 - перепускной клапан; 22 - канал подачи масла от коренного подшипника к шатунному; 23 - канал подачи масла к коренному подшипнику коленчатого вала; 24 - главная масляная магистраль; 25 - канал подачи масла из главной масляной магистрали в магистраль головки блока цилиндров.    

 


Масляная система обеспечивает смазку деталей двигателя с целью уменьшения трения, предотвращения коррозии, удаления продуктов износа и частичное охлаждение его отдельных узлов. На данном автомобиле применяется комбинированная система смазки. Одним из основных элементов системы смазки является масляный насос.

Масляный насос служит для подачи масла к трущимся поверхностям движущихся частей двигателя.

Расчёт масляного насоса.

Основные размеры шестерён масляного насоса.

Общее количество тепла, выделяемое топливом в течении 1с, определяется по данным теплового расчёта Q0 = 221,92 кДж/с


Количество тепла, отводимое маслом от двигателя:

Qм= Q0 = 221,92 = 4,67 кДж/с

 

Теплоёмкость масла См = 2,094

Плотность масла ρм = 900 кг/м3

Температура нагрева масла в двигателе ΔТм = 10К

Циркуляционный расход масла

Циркуляционный расход масла с учётом стабилизации давления масла в системе

Объёмный коэффициент подачи ηн = 0,7

Расчётная производительность насоса

Модуль зацепления зуба m = 4,5мм = 0,0045м

Высота зуба h = 2m = мм = 9мм = 0,009м

Число зубьев шестерни z = 7

Диаметр начальной окружности шестерни D0 = = = 31,5мм = 0,0315м

Диаметр внешней окружности шестерни

D = ( z + 2) = (7 + 2) = 40,5мм = 0,0405м

Окружная скорость на внешнем диаметре шестерни uн = 6,36м/с

Частота вращения шестерни (насоса)

Длина зуба шестерни

Рабочее давление масла в системе Р = Па

Механический КПД масляного насоса ηм.н.= 0,87

Мощность, затрачиваемая на привод масляного насоса:


8. Расчёт системы элементов охлаждения.

Рис. 10Система охлаждения двигателя.   1 - пробка расширительного бачка; 2 — расширительный бачок; 3 — подводящий шланг радиатора; 4 — шланг от радиатора к расширительному бачку; 5 — отводящий шланг радиатора; 6 — левый бачок радиатора; 7 — алюминиевые трубки радиатора; 8 — датчик включения электровентилятора; 9 — правый бачок радиатора; 10 — сливная пробка; 11 — сердцевина радиатора; 12 — кожух электровентилятора; 13 — крыльчатка электровентилятора; 14 — электродвигатель; 15 — зубчатый шкив насоса; 16 — крыльчатка насоса; 17 — зубчатый ремень привода распределительного вала; 18 — отводящий патрубок радиатора отопителя; 19 — подводящая трубка насоса; 20 — шланг отвода жидкости от подогрева впускной трубы к блоку подогрева карбюратора; 21 — блок подогрева карбюратора; 22 — выпускной патрубок; 23 — подводящий патрубок отопителя; 24 — шланг отвода жидкости от подогрева впускной трубы и блока подогрева карбюратора; 25 — термостат; 26 — шланг от расширительного бачка к термостату  

 

Охлаждение двигателя применяется в целях принудительного отвода тепла от нагретых деталей для обеспечения оптимального теплового состояния двигателя и его нормальной работы.

Бóльшая часть отводимого тепла воспринимается системой охлаждения, меньшая - системой смазки и непосредственно окружающей средой.

Расчёт системы жидкостного охлаждения сводится к определению основных размеров водяного насоса.

Расчёт жидкостного насоса двигателя.

По данным теплового баланса количество тепла, отводимого от двигателя охлаждающей жидкостью: Qв = 60510 Дж/с

средняя теплоёмкость охлаждающей жидкости Сж = 4187

средняя плотность охлаждающей жидкости ρж = 1000 кг/м2

напор, создаваемый насосом, принимается Рж = 120000 Па

частота вращения насоса nв.н. = 4600 об/мин

Циркуляционный расход охлаждающей жидкости в системе:

где ΔТж = 9,6 К – температурный перепад охлаждающей жидкости при принудительной циркуляции.


Расчётная производительность насоса:

где η = 0,82 – коэффициент подачи насоса.

Радиус входного отверстия крыльчатки:

где С1 = 1,8 – скорость охлаждающей жидкости на входе в насос, м/с;

r0 = 0,01 – радиус ступицы крыльчатки, м .

Окружная скорость потока охлаждающей жидкости на выходе из насоса:

где угол α2 = 100, а угол β2 = 450; ηh = 0,65 – гидравлический КПД насоса.

Радиус крыльчатки колеса на выходе

Окружная скорость входа потока

Угол между скоростями С1 и u1 принимается α1=900 , при этом

откуда

Ширина лопатки на входе

где z = 4 – число лопаток на крыльчатке насоса

δ1 = 0,003 – толщина лопаток у входа, м

Радиальная скорость потока на выходе из колеса

Ширина лопатки на выходе

δ2 = 0,003 – толщина лопаток на выходе, м

Мощность потребляемая насосом:

где ηм = 0,82 – механический КПД насоса.


Список используемой литературы.

 

 

  1. «Автомобильные двигатели» Архангельский В.М., Вихерт М.М. М.: Машиностроение, 1977

 

  1. «Двигатели внутреннего сгорания» Орлин А.С. М.: Машиностроение, 1986

 

  1. «Детали машин» Дмитриев В.А. Л.: Судостроение, 1980

 

 

  1. «Расчёт автомобильных и тракторных двигателей» Колчин А.И., Демидов В.И. М.: Высшая школа, 1980

 

  1. «Методические указания к курсовому проектированию по автомобильным двигателям» Коломак М.Я. – УЛТИ, Екатеринбург, 1994

 

 

  1. «Рекомендации по обслуживанию и ремонту автомобилей ВАЗ-2108» М.: Третий Рим, 2001

 

 


mylektsii.ru - Мои Лекции - 2015-2018 год. (0.053 сек.)Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав Пожаловаться на материал