Конструирование четырехтактного двигателя внутреннего сгорания с одним цилиндром, работающего по схеме вращающегося цилиндра-клапана
Дипломная работа - Разное
Другие дипломы по предмету Разное
5.29)
Рjб.п. - сила инерции от массы поршневой группы без массы пальца.
Для приближенных расчетов массу поршневой группы без массы пальца принимаем равным:
Мб.п. ?0.86 Мп
Мп =0.374кг - масса поршневой группы (из динамического расчета)
Мб.п. ?0.86 0.374=0.322 (кг)
(5.30)
lб=((lп-а)/2)=((54-28)/2)=13 мм- длина отрезка соприкосновения пальца с бобышкой
В качестве расчетного режима при определении удельных давлений для карбюраторных двигателей выбирают режим максимального крутящего момента.
Найденные значения удельных давлений должны быть меньше допускаемых:
[qш]=(20 35) МПа
[qб]=(25 40) МПа
Условие выполняется.
г) Расчет напряжений, вызванных овализацией пальца.
Рисунок 5.8 - Расчётная схема нагружения поршневого пальца
Под действием q(?) это кольцо начнет изгибаться.
Расчет кольца сведем к расчету его четверти, как кривого бруса.
Взяв, за основу, методы расчета кривого бруса получим следующие результаты.
Увеличение горизонтального диаметра:
(5.31)
где, Р=Рz+Рj=19742,7 (Н) -суммарная сила от давления продуктов сгорания и сил инерции
Eп=2105 (МПа) - модуль Юнга материала пальца.
поправочный коэффициент:
К=1.5-15 (?-0.4)3=1.5-15(0.65-0.4)3=1.26(5.32)
Полученное значение не должно превышать половину зазора между пальцем и бобышкой: ?d?(25) 10-2 (мм). Условие выполнено.
Проверим напряжения, образующиеся при овализации пальца.
В указанных точках возникают наибольшие напряжения по значению и знаку.
На растяжение материалы работают хуже, чем на сжатие. Наибольшие растягивающие напряжения возникают в точке 4.
Для гарантии прочности ?(4) должна быть меньше допускаемого: [?]=(110140) (МПа). Условие выполняется.
д) Проверка зазоров в соединении пальца с шатуном и бобышкой с учетом нагрева.
Требования:
)Гарантированные зазоры
)Зазоры небольшие
Проверяется зазор для прогретого двигателя для пальца плавающего типа следующим образом.
(5.34)
? - монтажный зазор
Тп - температура пальца
Тб - температура бобышки
?б=2210-6 - коэффициент линейного расширения материала бобышки
?п=110-5 - коэффициент линейного расширения материала пальца
? Тп= (Тп- Т0)=50 К - перепад температур на пальце
? Тб= (Тб- Т0)=80 К - перепад температуры на бобышке
?0.001dп=0.00121=0.021 мм- гарантированный зазор
Полученный по формуле (5.34) монтажный зазор между пальцем плавающего типа и шатуном:
0.010.03 мм; между пальцем и бобышкой: -0.010.02 мм (для алюминиевого сплава)
Расчет поршневых колец.
Поршневое кольцо представляет собой брус или стержень, изготовленный таким образом, чтобы в рабочем состоянии представлял собой разрезанное кольцо.
Рисунок 5.9 - Расчётная схема нагружения поршневого кольца
? - зазор между концами кольца в рабочем состоянии
So - зазор между концами кольца в свободном состоянии
So/t=(2.54.0)=2.5, так как tк=2.6 => So=6.5 ммм=2.4 => So=6 мм
а) Определение среднего давления кольца на стенки цилиндра и напряжения изгиба кольца в рабочем состоянии.
Определяем среднее давление кольца на стенки цилиндра.
среднее контактное давление:
(5.35)
=0.2 - коэффициент, определяющий форму эпюры давления кольца на стенку цилиндра
Е=2105 (МПа) - модуль упругости материала
Компрессионные кольца:
Маслосъемные кольца:
Полученные значения не должны превышать допускаемых значений:
компрессионные кольца: 0.110.37
маслосъемные кольца: 0.20.4
Условие выполняется.
Определим напряжение изгиба в кольце в рабочем состоянии.
(5.36)
Компрессионные кольца:
Толщину компрессионных колец нужно будет взять поменьше - 2,5 мм
Маслосъемные кольца:
Эти напряжения не должны превышать допускаемых значений: [?]=(300400) (МПа). Условие выполняется.
б) Прочность кольца при надевании на поршень.
Существует три способа надевания кольца на поршень:
) m=1 2) m=1.57 3) m=2
Рисунок 5.10 - Способы надевания кольца на поршень
напряжения изгиба при надевании кольца на поршень:
(5.37)
m - коэффициент, учитывающий способ надевания кольца
Компрессионные кольца:
Маслосъемные кольца:
Полученные значения больше рабочих напряжений примерно на 30%: [?,]=(400500) (МПа)
в) Проверка гарантированных зазоров в кольце с прямым разрезом.
(5.38)
? - величина монтажного зазора
?/=(0.060.1) - минимально допустимый зазор в замке кольца для прогретого двигателя
?Тк=Тк-То=240 К - перепад температур на кольце
?ТГ=ТГ-То=100 К - перепад температур на гильзе
?к=110-5 1/К- коэффициенты линейного расширения материала кольца
?Г=1110-6 1/К- коэффициенты линейного расширения материала гильзы
То=293 К - начальная температура
5.2 Расчет на прочность деталей шатунной группы.
Рис. 5.11 - Эскиз шатуна
- поршневая головка шатуна
- кривошипная головка шатуна
- крышка кривошипной головки шатуна
- стержень шатуна
- болты
- втулка вкладыш (два вкладыша)
?з - угол сопряжения стержня шатуна с головкой (угол защемления)
Расчет поршневой головки шатуна.
Таблица 5.3 Основные размеры
ПараметрзначениеDг/dп1.251.65hг/dп0.160.24hв/dп0.0750.085
Принимаем следующие основные размеры:
Dг=34 мм; h