5.7 Уравновешивание

 

Порядок работы двигателя 1-2-4-3. Промежутки между вспышками равны 180º. Коленчатый вал двигателя имеет кривошипы, расположенные под углом 180º.

Центробежные силы инерции рассчитываемого двигателя и их моменты полностью уравновешены:

 и (5.32)

Силы инерции первого порядка и их моменты также уравновешены:

 и  (5.33)

Силы инерции второго порядка для всех цилиндров направлены в одну сторону:

(5.34)

Уравновешивание сил инерции второго порядка в рассчитываемом двигателе нецелесообразно, ибо применение двухвальной системы с противовесами для уравновешивания  значительно усложнит конструкцию двигателя.

Моменты от сил инерции второго порядка в связи с зеркальным расположением цилиндров полностью уравновешены:

 (5.35)

Рис. 5.1 Схема уравновешивания двигателя

 

5.8 Равномерность крутящего момента и равномерность хода дви

гателя.

Равномерность крутящего момента:

;  (5.36)

Избыточная работа крутящего момента:

 Дж (5.37)

где  – площадь над прямой среднего крутящего момента, мм2.

 рад в мм – масштаб угла поворота вала на

диаграмме Мкр.

Равномерность хода двигателя принимаем δ=0.01.

Момент инерции движущихся масс двигателя, приведенных к оси коленчатого вала:

кг·м2  (5.38)


6. РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ КРИВОШИПНО-ШАТУННОГО МЕХАНИЗМА НА ПРОЧНОСТЬ

 

6.1 Расчет поршня

 

Наиболее напряженным элементом поршневой группы является поршень, воспринимающий высокие газовые, инерционные и тепловые нагрузки, поэтому при его изготовлении к материалу предъявляются повышенные требования. Поршни автомобильных и тракторных двигателей изготовляют в основном из алюминиевых сплавов и реже из чугуна.

Основные конструктивные соотношения размеров элементов поршня (рис. 6.1) приведены в табл. 6.1. Величину верхней части поршня h1 выбираем, исходя из обеспечения одинакового давления опорной поверхности поршня по высоте цилиндра и прочности бобышек, ослабленных отверстиями для пропуска масла. Это условие обеспечивается при

(6.1)

где hr – высота головки поршня.

Расстояние b между торцами бобышек зависит от способа крепления поршневого пальца и обычно принимается на 2-3 мм больше длины верхней головки шатуна lш. Конкретные значения конструктивных элементов поршня принимаются по прототипам с учетом соотношений, приведены в табл. 6.1.

Поверочный расчет элементов поршня осуществляется без учета переменных нагрузок, величина которых учитывается при установлении соответствующих допускаемых напряжений. Рассчитывают днище, стенку головки, верхнюю кольцевую перемычку, опорную поверхность и юбку поршня.

Днище поршня рассчитывается на изгиб от действия максимальных газовых условий рzmax как равномерно нагруженная круглая плита, свободно опирающаяся на цилиндр.

Рис. 6.1 Схема поршня

Материал поршня – алюминиевый сплав, αп=22·10-6 1/К.

Материал гильзы цилиндра – серый чугун, αц=11·10-6 1/К.

Для дизелей максимальное давление газов обычно достигается при работе на режиме максимальной мощности.

Таблица 6.1

Наименование диапазон значение

Толщина днища поршня, d

(0,12 ¸ 0,20)D 8

Высота поршня, Н

(1,0 ¸ 1,7)D 105

Высота верхней части поршня, h1

(0,6 ¸ 1,0)D

Высота юбки поршня, hю

(0,6 ¸ 1,1)D 65

Диаметр бобышки, dб

(0,3 ¸ 0,5)D

Расстояние между торцами бобышек, b

(0,3 ¸ 0,5)D 44

Толщина стенки юбки поршня, dю, мм

2,0 ¸ 5,0

Толщина стенки головки поршня, s

(0,05 ¸ 0,10)D 7

Расстояние до первой поршневой канавки, l

(0,11 ¸ 0,20)D

Толщина первой кольцевой перемычки, hп

(0,04 ¸ 0,07)D 4

Радиальная толщина кольца, t

компрессионного (0,040 ¸ 0,045)D 4
маслосъемного (0,038 ¸ 0,043)D 3

Высота кольца, а, мм

3-5 3

Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии Ао

(3,2 - 4,0) t

Радиальный зазор кольца в канаве поршня ∆t, мм

компрессионного 0,70 – 0,95 0.8
маслосъемного 0,9 – 1,1

Внутренний диаметр поршня, di

D – 2 ( s+t+∆t )

Число масляных отверстий в поршне, nм

6-12 10

Диаметр масляного канала, dм

(0,3 - 0,5) a

1

Наружный диаметр пальца, dп

(0,30 ¸ 0,38)D 24

Внутренний диаметр пальца, dв

(0,50 ¸ 0,70)dп

16

Длина пальца, lп

(0,80 ¸ 0,90)D 80

Длина втулки шатуна, lш

(0,33 ¸ 0,45)D 40

 

Напряжение изгиба (МПа) в днище поршня

МПа  (6.2)

где рzmaxz=6.356 МПа – максимальное давление сгорания;

мм – внутренний радиус днища.

Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости. Кроме того, в целях повышения износо- и термостойкости поршня целесообразно осуществить твердое анодирование днища и огневого пояса, что уменьшит возможности перегрева и прогорания днища, а также пригорания верхнего компрессионного кольца.

При отсутствии у днища ребер жесткости допустимые значения напряжений [sиз] (МПа) лежат в пределах:

Для поршней из алюминиевых сплавов …………….…..…20-25

При наличии ребер жесткости [sиз] возрастают:

Для поршней из алюминиевых сплавов …………………...до 50-150

Головка поршня в сечении х–х, ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.

Напряжение сжатия в сечении х-х:

площадь сечения х – х

 

м2 (5.3)

где  мм– диаметр поршня по дну канавок;

 мм – внутренний диаметр поршня;

 мм2 – площадь продольного диаметрального

сечения масляного канала.

Максимальная сжимающая сила:

 МН (6.4)

Напряжение сжатия:

 МПа (6.5)

Допустимые напряжения на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов [sсж] = 30 ¸ 40 МПа.

Напряжение разрыва в сечении х-х:

- максимальная угловая скорость холостого хода:

 рад/с (6.6)

- масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х-х:

 кг  (6.7)

- максимальная разрывающая сила:

(6.8)

 МН

Допустимые напряжения на разрыв для поршня из алюминиевых сплавов [sр] = 4 ¸ 10 МПа.

- напряжение разрыва:

 МПа (6.9)

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

- среза:

МПа (6.10)

где D=93 мм – диаметр цилиндра;

 hп=4 мм – толщина верхней кольцевой перемычки.

- изгиба:

МПа (6.11)

- сложное:

 МПа (6.12)

допускаемые напряжения sS (МПа) в верхних кольцевых перемычках с учетом значительных температурных нагрузок находятся в пределах:

для поршней из алюминиевых сплавов…………….…30-40.

Удельное давление поршня на стенку цилиндра:

 МПа  (6.13)

 МПа  (6.14)

где Nmax=0.0025 МН – наибольшая нормальная сила, действующая на стенку

цилиндра при работе двигателя на режиме максималь-

ной мощности.

Для современных автомобильных и тракторных двигателей q1 = 0.3 ¸ 1.0 и q2 = 0.2 ¸ 0.7 МПа.

Гарантированная подвижность поршня в цилиндре достигается за счет установления оптимальных диаметральных зазоров между цилиндром и поршнем при различных тепловых нагрузках, возникающих в процессе работы дизеля. По статистическим данным для алюминиевых поршней с неразрезными юбками

r=(0.006 ¸ 0.008)D=0.007·93=0.651 мм (6.15)

ю = ( 0.001 ¸ 0.002 )D=0.002·93=0.186 мм (6.16)

Диаметры головки и юбки поршня:

мм (6.17)

мм (6.18)

Диаметральные зазоры в горячем состоянии:

(6.19)

мм

 (6.20)

мм

где aц=11×10-6 1/К – коэффициент линейного расширения материала

цилиндра;

aп=22×10-6 1/К - коэффициент линейного расширения материала поршня;

Тц =383 К – температура стенок цилиндра;

Тr = 593 К – температура головки в рабочем состоянии;

Тю =413 К – температура юбки поршня в рабочем состоянии;

То =293 К – начальная температура цилиндра и поршня.


Информация о работе «Модернизация системы охлаждения двигателя "Газели"»
Раздел: Транспорт
Количество знаков с пробелами: 144932
Количество таблиц: 15
Количество изображений: 26

Похожие работы

Скачать
37576
6
2

... 1 30 Однопостовой сварочный трансформатор ТС- 300 20кв*А 110…385А 1 600*324* *1020 32 Инструмент автомеханика И- 132 4 Проанализировав всё оборудование находящееся в автомастерской для выполнения тех технологических операций которые выполняются при ремонте можно обходится и этим технологическим оборудованием, производительность его вполне хватает ...

Скачать
59179
1
3

... процессов, направленных на достижение заданных целей, способствует повышению результативности и эффективности организации. Принцип системного подхода тесно связан с предыдущим принципом и с представлением о системе качества как о совокупности взаимосвязанных процессов. Системный подход предполагает также постоянное улучшение системы через измерение и оценку. 6. Постоянное улучшение. Постоянное ...

Скачать
106078
0
0

... и пунктуация автора сохранены). 4 Все данные получены из словаря-справочника «Горьковчане в Великой Отечественной войне», Волго-Вятское книжное издательство, © 1990 Аннотация История ОАО”ГАЗ” - одна из самых интересных страниц в истории нашей страны. В своей работе я пытался дать представление о становлении и развитии прославленного предприятия, рассказать о его людях, судьбы которых связаны с ...

Скачать
132511
13
4

... снегосплавные пункты. Расчеты показывают, что при традиционных методах уборки снега дефицит производительности составляет 60 — 70 тыс. м2; в сутки. Основные параметры системы утилизации городского снега были рассчитаны ГУП "МосводоканалНИИпроект" в рамках разработки Генеральной схемы снегоудаления. принятой Правительством Москвы в 2002 г. За несколько лет эксплуатации выяснилось, что реальная ...

0 комментариев


Наверх