Уравновешивание

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 М_кр.

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 h_r – 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 l_ш. 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 р_zmax как равномерно нагруженная круглая плита, свободно опирающаяся на цилиндр.

Рис. 6.1 Схема поршня

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

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

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

Таблица 6.1

Напряжение изгиба (МПа) в днище поршня

МПа  (6.2)

где р_zmax=р_z=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 [s_из] (МПа) лежат в пределах:

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

При наличии ребер жесткости [s_из] 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 [s_сж] = 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 [s_р] = 4 ¸ 10 МПа.

- напряжение разрыва:

 МПа (6.9)

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

- среза:

МПа (6.10)

где D=93 мм – диаметр цилиндра;

 h_п=4 мм – толщина верхней кольцевой перемычки.

- изгиба:

МПа (6.11)

- сложное:

 МПа (6.12)

допускаемые напряжения s_S (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 N_max=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 a_ц=11×10^-6 1/К – коэффициент линейного расширения материала

цилиндра;

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

Т_ц =383 К – температура стенок цилиндра;

Т_r = 593 К – температура головки в рабочем состоянии;

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

Т_о =293 К – начальная температура цилиндра и поршня.

Похожие работы

Автомастерская

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 ...

Совершенствование системы качества автомобильного завода

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 ...

История ОАО ГАЗ

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 ...

Разработка системы утилизации снега

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 ...