Тепловой, кинематический, динамический и прочностной расчет двигателя внутреннего сгорания
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
ряжения растяжения, а на внутренней - охлаждаемой поверхности днища (BD) - отрицательные напряжения сжатия.
Знаки напряжений и на огневой и охлаждаемой поверхностях днища могут быть определены по эпюрам, представленным на рисунке 6.1, б.
Наибольшие эквивалентные механические напряжения наблюдаются в точке С (на контуре огневой поверхности днища)
Наибольший прогиб в центре днища при х = 0 и равномерной нагрузке (pz = const)
где - жесткость круглой пластины.
- модуль упругости. Для стали
Прогиб днища, свободно опертого по контуру, примерно в четыре раза превосходит прогиб днища, заделанного по контуру. Эксперименты по определению прогиба днища показывают, что действительным условиям работы поршня ближе всего соответствует допущение о заделке днища поршня по контуру.
Температурные напряжения в днище поршня возникают от осевого, а также от радиального перепада температур.
При осевом перепаде температур, имеющем место у дизелей с охлаждаемыми поршнями, разность температур между наружной (нагреваемой газами) и внутренней (охлаждаемой водой или маслом) поверхностями днища может быть определена экспериментально или из основного выражения для передачи тепла через плоскую стенку.
где q - удельная тепловая нагрузка днища, кДж/м2ч;
л - коэффициент теплопроводности материала, для стали л = 189 кДж/мч .
Тепловая нагрузка определяется количеством теплоты , отведенной в охлаждающую жидкость:
где - доля общего количества тепла, отведенного через днище (при охлаждении маслом ), примем ;
- цилиндровая мощность ;
- удельный эффективный расход топлива
- низшая теплотворная способность топлива
Удельная тепловая нагрузка определяется как:
где - площадь донышка поршня 0,082 м2
При жесткой заделке днища по контуру радиальные напряжения и тангенциальные напряжения (сжатия на огневой стороне и растяжения на охлаждаемой стороне днища) от осевого перепада температур постоянны и численно равны
где б - коэффициент линейного расширения, для стали б =
Допустимые суммарные напряжения для днищ стальных поршней равны 196…392.
Полученные данные находятся в пределах допустимых напряжений для стальных поршней.
Расчет на прочность поршневого пальца
Поршневой палец служит для передачи сил давления газов от поршня к шатуну КШМ. Поршневой палец при работе изгибается, подвергается деформации сдвига и, кроме того, овализируется. В эксплуатации у толстостенных пальцев наблюдаются поломки от изгибающих напряжений; у тонкостенных пальцев, наоборот, наблюдаются поломки от касательных напряжений, а также от овализации.
Рисунок 6.2. Виды деформаций поршневого пальца:
а - изгиб в продольном направлении; б - срез; в-овализация.
Размеры пальца:
Внешний диаметр
Диаметр внутреннего отверстия
Общая длина пальца
Длина опорной части пальца может быть приравнена к длине пальца под втулкой верхней головки шатуна, то есть
Рисунок 6.3. Расчетные схемы нагружения поршневого пальца:
.
Расстояние между серединами опорных частей
Вначале определяется давление на опорные поверхности бобышек:
Расчет пальца на изгиб проводят, рассматривая палец как балку, лежащую на двух опорах, нагруженную равномерно распределенной нагрузкой на длине .
В данном случае в среднеоборотных дизелях напряжения изгиба в опасном сечении определяются по уравнению
где - отношение внутреннего диаметра пальца к внешнему
Напряжение пальца от среза определяют по уравнению
где - площадь поперечного сечения пальца
Наибольшая срезывающая сила действует на палец в сечениях между опорой пальца и головкой шатуна
Наибольшее касательное напряжение определяют по уравнению
Деформация овализации пальца, т. е. увеличение его диаметра имеет место в средней, наиболее нагруженной части пальца (на длине около 0,22), а далее она уменьшается к концам пальца.
Возникающие напряжения от овализациии имеют. особое значение для пальцев с относительно малой жесткостью. Вследствие неравномерного распределения нагрузки по длине пальца они в разных сечениях различны, причем наибольшие напряжения имеют место в средней части пальца.
Коэффициент учитывает влияние на деформацию жесткости пальца и определяется по уравнению
Деформация овализации рассчитывается по уравнению:
Расчет на прочность поршневых колец
Для обеспечения необходимой прочности, достаточно высокого моторесурса, эффективной работы, кольца должны иметь вполне определенные размеры. Их величина зависит от диаметра цилиндра, степени теплонапряженности его деталей, частоты вращения вала и т. д.
Радиальная толщина кольца .
От толщины кольца зависят напряжения, возникающие в кольце. Пределом увеличения являются наибольшие напряжения при надевании кольца на поршень.
Высота кольца .
Целесообразно применять относительно невысокие кольца, они обеспечивают меньшие потери на трение, скорее прирабатываются.
Влия?/p>