Двигатель мощностью Ne=100 кВт для привода генератора
Курсовой проект - Транспорт, логистика
Другие курсовые по предмету Транспорт, логистика
?очки 1:
Амплитуда нормальных напряжений:
Среднее нормальное напряжение:
Запас прочности по нормальным напряжениям:
.
Для точки 2:
Амплитуда нормальных напряжений:
Среднее нормальное напряжение:
Запас прочности по нормальным напряжениям:
.
Определение общих запасов прочности щеки.
В точке 1.
Общий запас прочности:
В точке 2.
Общий запас прочности:
Общий запас прочности в точке 1 (наименьший) с учетом динамического усиления: , что является допустимым.
6.2 Расчёт элементов шатуна на прочность
Материал шатуна - сталь 18Х2Н4МА
Характеристики материала:
6.2.1 Расчёт поршневой головки шатуна
Расчёт напряжений в поршневой головке от растягивающей силы инерции= 36 мм - ширина стержня шатуна;= 33 мм - внешний радиус головки;
? = 50 мм - радиус перехода от головки к стержню;вн = 25 мм - внутренний радиус головки;
? = 121 - угол заделки поршневой головки.
Рис. 31 - Силовая расчетная схема поршневой головки шатуна при действии растягивающей силы
Где
Изгибающий момент в сечении А-А при
где - средний радиус поршневой головки.
Нормальная сила в сечении А-А при
Изгибающий момент на участке головки АВ.
Изгибающий момент на участке головки BC. до угла заделки
Нормальная к сечению головки сила на участке AB
Нормальная к сечению головки сила на участке BC
Максимальные напряжения возникают на внешней стороне головки в местах перехода в стержень, т.е в заделке при
При условии совместной деформации головки и втулки, обеспечиваемой первоначальным натягом, можно принять, что на головку передается не вся сила, а только некоторая ее часть, определяемая соотношением жесткостей на растяжение головки и втулки .
Нормальное усилие, передающееся на головку, составит:
, где
, - модули упругости материалов втулки и головки соответственно.
Нормальное усилие передающееся на головку
Напряжение в поршневой головке, имеющей прямоугольное сечение, на внешней поверхности.
где - длина и толщина стенки головки соответственно.
Напряжение в поршневой головке, имеющей прямоугольное сечение, на внутренней поверхности.
Таблица 5 - Напряжения поршневой головки от растягивающей силы
?, град?, радМ, Н*мN, Н?рн, МПа?рв, МПа0,000,004,39396741,4916,5310,000,174,18397041,1117,0720,000,353,75397939,9818,6730,000,522,97399438,1321,2840,000,701,87401535,6324,8250,000,870,57404032,5429,1960,001,05-0,96407028,9634,2570,001,22-2,58410325,0039,8580,001,40-4,33413820,7845,8290,001,57-6,28417416,4251,98100,001,75-4,84414619,7547,27110,001,923,06399338,3321,00120,002,0917,05371871,626,04121,002,1618,79368475,7-31,84
Рис. 32 - Эпюра напряжений в верхней части поршневой головки
Расчёт напряжений в поршневой головке от силы, сжимающей шатун
Рис. 33 - Расчетная схема поршневой головки шатуна при действии сжимающей силы
Сила Рс имеет максимальное значение в момент наибольшего давления газов в цилиндре. За этот момент принимаем момент достижения поршнем ВМТ.
Изгибающий момент и нормальная сила определятся из уравнений:
Изгибающие моменты и , на участке AB и BC соответственно.
Так как угол находится на участке BC, то расчет ведем по формуле для
Нормальная к расчетному сечению сила и на участке AB и BС соответственно.
Так как угол находится на участке BC, то расчет ведем по формуле для
Нормальное усилие, передающееся на головку, составит:
, где
, - модули упругости материалов втулки и головки соответственно.
Нормальное усилие передающееся на головку
Напряжение в поршневой головке, имеющей прямоугольное сечение, на внешней поверхности.
- длина и толщина стенки поршневой головки соответственно.
Напряжение в поршневой головке, имеющей прямоугольное сечение, на внутренней поверхности.
Максимальные напряжения в головке от сил, сжимающих шатун, наблюдаются в местах заделки, т. е. при ?=?=121.
Расчёт напряжений в поршневой головке от запрессовки втулки и от нагрева головки
Удельное давление втулки на внутреннюю поверхность
где:
- натяг при посадке на втулку
- натяг вследствие разности температурных расширений материала головки и втулки
- термический коэффициент линейного расширения материала втулки.
- термический коэффициент линейного расширения материала головки.= 150 C - повышение температуры головки при работы двигателя.= 50 мм - внутренний диаметр головки (внешний диаметр втулки).
= 44 мм - внутренний диаметр втулки.
= 66 мм - внешний диаметр головки.
- коэффициент Пуассона, .
, - модуль упругости материала головки и втулки соответственно.
Напряжения на внешней поверхности головки
Напряжения на внутренней поверхности головки
Общий запас прочности верхней головки шатуна
Величина деформации головки
Где
Величина ? не должна превышать половины монтажного зазора между втулкой и поршневым пальцем
Где
Давление между втулкой и поршневым пальцем от сил давления газа
,
где
Полученное значение k лежит в пределах 500-900 кгс/см2
6.2.2 Расчет стержня шатуна
Максимальная сила, сжимающая стержень шатуна
,
Где Рz - максимальная сила давления газов,
Рj - сила инерции ПДМ с учётом мас