Вихідні дані до розрахунку. При розрахунку деталей на міцність широко використовують статистичний матеріал стосовно працездатності деталей великої кількості двигунів різних типів

При розрахунку деталей на міцність широко використовують статистичний матеріал стосовно працездатності деталей великої кількості двигунів різних типів. Співставлення розрахункового матеріалу з даними статистичної обробки, раціональна конструктивна розробка, а потім доведення дослідних зразків двигунів після різнобічних випробувань дозволяють конструкторам створювати сучасні, досить досконалі двигуни внутрішнього згоряння.

У курсовому і дипломному проектах студенти виконують перевірочний розрахунок на міцність основних деталей кривошипно-шатунного механізму двигуна: гільзи циліндра, шпильок головки циліндрів, поршня, поршневих кілець і поршневого пальця, шатуна. Ці деталі сприймають основні навантаження, які виникають у двигуні від сил тиску газів, сил інерції мас, що рухаються поступально і обертально, а також пружних коливань і теплових навантажень.

Розрахунок на міцність виконується для номінального режиму роботи двигуна і деяких інших режимів, на яких навантаження досягають екстремальних значень. Перед розрахунком кожної деталі варто визначити, які сили та у яких її перетинах створюють небезпечні напруження, вибрати матеріали і вид термообробки.

У ході перевірочного розрахунку визначають механічні напруження в деталях чи запаси їхньої міцності. Порівнянням цих значень із припустимими перевіряється обґрунтованість обраних розмірів, матеріалу і виду термообробки деталі. У випадку, коли отримані величини перевищують припустимі, розрахунок необхідно повторити, передбачивши зміцнення деталі чи зміну її розмірів.

Варто мати на увазі, що величина допустимих напружень і запасу міцності залежить від матеріалу, конструкції, характеру діючих навантажень.

Вихідними даними до розрахунку є:

- діаметр циліндра D, хід поршня S і радіус кривошипа R, мм;

- площа днища поршня F_п, мм² (формула (2.1));

- довжина шатуна L, мм (відстань між центрами поршневої і кривошипної головок) та відносна довжина шатуна l (розділ 1.2);

- середня кутова швидкість колінчастого вала на номінальному режимі w, рад/с (формула (1.2));

- максимальна кутова швидкість холостого ходу двигуна w_{х.х. max}, рад/с: для бензинових двигунів w_{х.х. max}=1, 2· w; для дизелів w_{х.х. max}= w;

- маса поршневого комплекту m_п, маса шатунної групи m_ш та її складові m_ш.п і m_ш.к (розділ 1.2), а також маса кришки кривошипної головки m_кр, яку приймають у межах m_кр = (0, 2…0, 28)· m_ш, кг;

- дійсний максимальний тиск згоряння газів р_zд, МПа;

- максимальні значення сили інерції P_{j max}, сумарної сили Р _max і бічної сили N _max, Н, за результатами динамічного розрахунку (таблиця 2.3);

- креслення поперечного і поздовжнього розрізів прототипу двигуна.

Креслення прототипу є лише основою при проектуванні двигуна. Вони визначають загальне компонування і взаємне розташування деталей, вузлів і агрегатів. При проектуванні допускається (у деяких випадках є необхідним) зміна (заміна) деталей і вузлів (поршень, шатун, форма камери згоряння тощо) на більш досконалі. Прийняті рішення потрібно занотовувати у пояснювальній записці.

Розміри конструктивних елементів деталей, за винятком тих, що отримані розрахунковим шляхом при тепловому і динамічному розрахунках, приймаються за даними прототипу або за статистичними даними (Додаток Б).

Перерахування розмірів проводиться множенням виміряних окремих розмірів прототипу на масштабний коефіціент μ = D / D_пр, де D_пр – виміряний діаметр двигуна-прототипу.

Викреслювання розрізів проектованого двигуна (за виключенням ГРМ і вузлів систем змащення, охолодження і живлення) і деталювання рекомендується виконувати паралельно розрахунку відповідних деталей. При виконанні подальшого розрахунку ГРМ і систем викреслюються клапанний вузол, при необхідності – масляний і рідинний насоси, форсунка та інши елементи.

Перед початком конструювання необхідно проаналізувати конструкцію прототипа, його елементів, прийняти рішення із зміни окремих деталей, вузлів і агрегатів. Прийняті рішення і неясності конструкції уточнюються із керівником проектування.