Модернизация системы питания автомобиля МАЗ-543240 с двигателем ЯМЗ-236БЕ для работы на компримированном природном газе
Дипломная работа - Транспорт, логистика
Другие дипломы по предмету Транспорт, логистика
поршня определяют, исходя из наличия необходимых монтажных зазоров Dг и Dю между стенками цилиндра и поршня в холодном состоянии:
, мм, (3.16)
мм,
, мм, (3.17)
мм.
Диаметры головки и юбки поршня с учетом монтажных зазоров определяют по формулам:
, мм, (3.18)
мм,
, мм,
мм.
Правильность установленных размеров Dг и Dю проверяют в горячем состоянии по формулам
, мм, (3.19)
мм,
, мм, (3.20)
мм,
где и - диаметральные зазоры в горячем состоянии соответственно между стенкой цилиндра и головкой поршня и между стенкой цилиндра и юбкой поршня, мм;
?ц и ?п - коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня, ?ц = 1110-6 1/К, ?п = 2210-6 1/К;
Тц, Тг и Тю - соответственно температура стенок цилиндра, головки и юбки поршня в рабочем состоянии, Тц = 385 К, Тг = 500 К и Тю = 428 К;
То - начальная температура цилиндра и поршня, То = 293 К.
Тепловые зазоры обеспечены.
Расчет поршневого пальца
Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляются требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные никелем и хромом стали с твёрдой поверхностью и вязкой основой. Максимальные напряжения в пальцах дизелей возникают при работе на номинальном режиме.
Основные конструктивные размеры поршневых пальцев принимаются по данным прототипа. Кроме того по данным теплового расчета принимаем: максимальное давление сгорания = 12,64 МПа, наружный диаметр пальца
dп = 45 мм, внутренний диаметр пальца dв = 27 мм, длина пальца lп = 104 мм, длина опорной поверхности пальца в головке шатуна lш = 52 мм, расстояние между торцами бобышек b = 51 мм.
Материал поршневого пальца - сталь 12ХНЗА, Е = 2,2105 МПа. Палец плавающего типа.
Определяем расчетную силу, действующую на палец:
газовая:
, МПа, (3.21)
где k - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца, k = 0,72;
МПа.
инерционная:
, МН, (3.22)
где - угловая скорость при номинальной частоте вращения,
, рад/с, (3.23)
рад/с.
МН.
расчётная:
, МН, (3.24)
где к=0,72,
, МН.
Определяем удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:
, МПа, (3.25)
МПа.
Определяем удельное давление пальца на бобышки:
, МПа, (3.26)
МПа,
где - длина опорной поверхности пальца в бобышках, м.
Определяем напряжение изгиба в среднем сечении пальца:
, МПа, (3.27)
МПа,
где - отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.
Определяем касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:
, МПа, (3.28)
МПа.
Определяем наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:
, мм, (3.29)
мм,
где Е - модуль упругости материала пальца, Е = 2,2105 МПа.
Определяем напряжения овализации на внешней поверхности пальца:
в горизонтальной плоскости (? = 0)
, МПа, (3.30)
МПа.
в вертикальной плоскости (? = 90)
, МПа, (3.31)
МПа.
Определяем напряжения овализации на внутренней поверхности пальца:
в горизонтальной плоскости (? = 0)
, МПа, (3.32)
МПа.
в вертикальной плоскости (? = 90)
, МПа, (3.33)
МПа.
Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости, оно не должно превышать МПа.
МПа.
Расчет поршневого кольца
Рисунок 3.2 - Каплевидная эпюра сил давления кольца на стенку цилиндра
Поршневые кольца работают в условиях высоких температур и значительных переменных нагрузок, выполняя три основные функции:
герметизация надпоршневого пространства в целях максимально возможного использования тепловой энергии топлива;
отвода избыточной доли теплоты от поршня в стенки цилиндра;
управление маслом, т.е. рационального распределения масляного слоя по зеркалу цилиндра и ограничения попадания масла в камеру сгорания.
Расчёт колец заключается:
а) в определении среднего давления кольца на стенку цилиндра, которое должно обеспечивать достаточную герметичность камеры сгорания и не должно резко увеличивать потери мощности на поршень и в рабочем состоянии;
б) в определении напряжения изгиба, возникающих в сечении, противоположному замку, при надевании кольца на поршень и в рабочем состоянии;
г) в установлении монтажных зазоров в прямом замке кольца.
Основные конструктивные размеры поршневых пальцев принимаем по данным прототипа.
Материал кольца - серый чугун, модуль упругости Е = 1105 МПа.
Определяем среднее значение давления кольца на стенку цилиндра:
, МПа, (3.34)
МПа,
где Е - модуль упругости материала кольца, Е = 1105 МПа;
Ао - разность между величинами зазоров кольца в свободном и рабочем состояниях, Ао = 3 t = 3 5,2 = 15,6 мм.
Допустимое среднее радиальное давление для компрессионных колец МПа.
Определяем давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности и заносим в таблицу
, МПа, (3.35)
где ?к - переменный коэффициент, определяемый изготовителем в