Двигатель автомобильный
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
) при полностью сжатой пружине:
м.
Длина полностью сжатой пружины:
.
Длина пружины при полностью закрытом клапане:
м,
где hкл - максимальный подъем клапана.
Длина свободной пружины:
м.
3.14 Расчет пружины на усталостную прочность
Материалом пружины является Сталь 50ХФА.
Максимальные и минимальные напряжения в поперечном сечении витка пружины:
МПа;
МПа.
Здесь l - коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжения по сечению витка. Для клапанных пружин автомобильных двигателей можно принять l=1,2.
Среднее напряжение (tm) и амплитуда (tа) цикла:
МПа;
МПа.
Запас прочности пружины:
.
Здесь t-1 = 400 МПа - предел усталости при кручении материала пружины (Сталь 50ХФА).
аt = 0,15 - коэффициент приведения данного цикла нагружения к равноопасному симметричному.
3.15 Проверка пружины на резонанс
Если отношение частоты собственных колебаний (wс) клапанной пружины к частоте вынужденных колебаний (wв) более 10, то резонанс отсутствует, т.е.
,
где Гц;
Гц.
Здесь d = 0,0038 м - диаметр проволоки;= 0,0279 м - средний диаметр пружины;р = 6,2 - число рабочих витков пружины;р.в = 3100 об/мин - частота вращения распределительного вала на режиме максимальной мощности.
, т.о. резонанс пружины при работе двигателя на номинальной мощности исключен ее конструктивными параметрами.
4. Расчет распределительного вала
Рис. 9 - Расчет распределительного вала
Материал распределительного вала Сталь 45.
Наибольшие нагрузки распределительный вал испытывает в момент открытия выпускного клапана на режиме максимальной мощности. При этом на него действуют сила предварительной затяжки пружины Рпр, сила инерции деталей клапанного механизма Pj1 и сила давления газов Рг, приведенные к толкателю:
МПа.
Здесь МПа,
где рц и рr - соответственно давление в цилиндре в момент открытия выпускного клапана и давление газов в выпускном коллекторе, МПа;
- площадь горловины выпускного клапана, м2.
МН - максимальная сила инерции клапанного механизма в начале подъема клапана.
Значение ускорения толкателя в начале подъема клапана для тангенциального кулачка:
м/с2.
Основным расчетом распределительного вала является расчет на жесткость, который заключается в определении стрелы прогиба под действием силы Рт.
м,
где а = 0,027 м и b = 0,088 м - расстояния от опор до точки приложения силы Рт;= 0,115 м - расстояние между опорами вала;р = 0,042 ми dip = 0,026 м - наружный и внутренний диаметры распределительного вала;
Е = 2,2105 МПа - модуль упругости первого рода для Стали 45.
Величина прогиба не должна превышать [fпр] = 0,02…0,05 мм.
4.1 Расчет системы смазки
. Расчет подшипников
Расчет подшипников скольжения на основе гидродинамической теории смазки заключается в определении минимально допустимого зазора между валом и подшипником, при котором сохраняется надежное жидкостное трение.
Расчет производится для режима максимальной мощности.
Среднее давление на шатунную шейку:
МПа.
Здесь = 2,0394 МПа/м2 - среднее относительное усилие на шатунную шейку, взятое из динамического расчета;
= 0,0068 м2- площадь поршня;
= 45 мм - ширина шатунного вкладыша;
= 59 мм - диаметр шатунной шейки.
Минимальная толщина слоя смазки при работе подшипника определяется следующим образом:
мм,
где = 10 - сСт кинематическая вязкость масла при рабочей температуре (100 0С);
=875 кг/м3 - плотность масла при рабочей температуре;
= 6200 об/мин - частота вращения коленчатого вала на режиме максимальной мощности, об/мин;
=0,75*10-3 - относительный зазор в подшипнике.
Величина критического слоя масла в подшипнике, при котором возможен переход жидкостного трения в сухое:
мм,
где = 0,0004 и = 0,0004 - высоты неровностей поверхностей шейки и вкладыша соответственно при чистовом полировании.
Коэффициент запаса надежности подшипника:
.
. Расчет масляного насоса
Расчет масляного насоса заключается в определении размеров его шестерен. Этому расчету предшествует определение циркуляционного расхода масла в системе, который, в свою очередь, зависит от количества отводимой теплоты в систему смазки.
В соответствии с данными теплового баланса современных автомобильных двигателей в систему смазки отводится (1,5%…3%) общего количества теплоты, введенной в двигатель с топливом.
кДж/с.
Здесь - максимальная мощность двигателя, кВт;
- значение эффективного к.п.д. двигателя, полученное в тепловом расчете.
Теоретический циркуляционный расход масла:
м3/с.
Здесь r = 900 кг/м3 - плотность масла при рабочей температуре;
С = 2,094 кДж/кгК - теплоемкость масла;
DТм = 10 К - повышение температуры масла при прохождении его через двигатель.
Для стабилизации давления масла в системе циркуляционный расход увеличивается:
м3/с.
Окружная скорость вращения шестерни насоса на внешнем диаметре не должно превышать 8 - 10 м/с из-за возможности возникновения кавитации и резкого снижения объемного коэффициента подачи насоса.
м/с,
где wн - угловая скорость шестерни насоса wн = wN, поскольку привод насоса осуществляется непосредственно от шестерни на коленчатом валу;= 3,2*10-3 м - модуль зацепления;= 7 - число зубьев шестерни насоса.
Длина зуба шестерни:
м,
где hн = 0,75 - объемный коэффициент подачи насоса.
Мощность, затрачиваемая на привод насоса:
кВт,
где p