Коэффициент неравномерности крутящего момента :
; .
Эффективный крутящий момент двигателя в Н∙м:
; .
Расхождение между полученным по графику и рассчитанным в тепловом расчете значениями :
; <.
5 Расчет деталей на прочность
5.1 Поршень
Таблица 5.1― Размеры элементов поршневой группы
|
Элементы поршневой группы |
Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя |
Значения размеров, мм |
|
Высота поршня |
1,05∙D |
104 |
|
Расстояние от верхней кромки поршня до оси пальца |
0,6∙D |
60 |
|
Толщина днища поршня |
0,06∙D |
5 |
|
Высота юбки поршня |
0,7∙D |
70 |
|
Диаметр бобышки |
0,4∙D |
40 |
|
Расстояние между торцами бобышек |
0,4∙D |
40 |
|
Толщина стенки юбки поршня |
3 |
3 |
|
Толщина стенки головки поршня |
0,07∙D |
7 |
|
Расстояние до первой кольцевой канавки |
0,1∙D |
10 |
|
Толщина первой кольцевой перемычки |
0,04∙D |
4 |
|
Радиальная толщина кольца : - компрессионного - маслосъемного |
0,0425∙D 0,0425D |
4,2 4,2 |
|
Высота кольца |
3 |
3 |
|
Радиальный зазор кольца в канавке поршня - компрессионного - маслосъемного |
0,85 0,9 |
0,85 0,9 |
|
Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии |
3.1∙t |
13 |
|
Внутренний диаметр поршня |
D-2(s+t+Δt) |
74,6 |
|
Число масляных отверстий в поршне |
10 |
10 |
|
Диаметр масляного канала |
0,4∙a |
1,2 |
|
Наружний диаметр пальца |
0,25∙D |
25 |
|
Внутренний диаметр пальца |
0,7∙dn |
17,5 |
|
Длина пальца |
0,83∙D |
82 |
|
Длина втулки шатуна |
0,4∙D |
40 |
Принимаем материал поршня – алюминиевый сплав.
5.1 – Расчетная схема поршневой группы
5.1.1 Днище поршня
Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня в МПа:
; .
где МПа.
Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, поскольку расчетные напряжение превышает допускаемые 20…25 МПа.
5.1.2 Головка поршня
Головка поршня в сечении , ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.
Для определения напряжения сжатия определяем:
- диаметр поршня по дну канавок в м:
; .
- площадь продольного диаметрального сечения масляного канала в м2:
; .
- площадь сечения головки поршня в м2:
;
.
- максимально сжимающую силу в МН:
; .
Напряжение сжатия в МПа:
; .
Рассчитанное напряжение сжатия не превышает допустимые значения напряжений на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов – (30…40)МПа
Для определения напряжения разрыва в сечении определяем:
- максимальную угловую скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе в рад∕с:
; .
- массу головки поршня с кольцами в кг:
; .
где кг – масса поршневого комплекта из динамического расчета
Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс в МН определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя:
;
.
где м ― отношение радиуса кривошипа к длине шатуна из динамического расчета.
Напряжение разрыва в МПа:
; .
Рассчитанное напряжение разрыва не превышает допустимые значения напряжений на разрыв для поршней из алюминиевых сплавов – (4…10) МПа.
5.1.3 Юбка поршня
Юбка поршня проверяется на износостойкость по удельному давлению в МПа на стенку цилиндра от максимальной боковой силы :
; .
Рассчитанное значение удельного давления не превышает допустимые значения напряжений для современных двигателей – (0,33…0,96) МПа
5.2 Поршневое кольцо
Проводим расчет компрессионного кольца. Материал кольца – серый чугун.
Среднее давление в МПа кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:
;
.
где =1∙105 – модуль упругости чугуна
Рассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.
Для обеспечения хорошей приработки кольца и надежного уплотнения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре с повышением давления у замка.
где ― значение отношения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности к среднему давлению.
Таблица 5.2― Построение эпюры давления кольца двигателя на стенку цилиндра
|
, град |
0 |
30 |
60 |
90 |
120 |
150 |
180 |
|
1,05 |
1,04 |
1,02 |
1,0 |
1,02 |
1,27 |
1,5 |
|
|
Р, МПа |
0,183 |
0,182 |
0,178 |
0,175 |
0,178 |
0,222 |
0,262 |
Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии в МПа:
; .
Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень в МПа:
; .
где ― коэффициент зависящий от способа надевания кольца.
Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.
Рисунок 5.2 ― Эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра
5.3 Шатун
Принимаем материал шатуна – Сталь 40.
Материал втулки – Бронза.
Таблица 5.3 ― Размеры элементов шатуна
|
Элементы шатуна |
Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя |
Значения размеров, мм |
|
Наружный диаметр пальца |
0,25∙D |
25 |
|
Внутренний диаметр поршневой головки со втулкой |
1,2∙ |
30 |
|
Наружный диаметр головки |
1,4∙ |
38 |
|
Минимальная радиальная толщина стенки головки |
(-)/2 |
4 |
|
Радиальная толщина стенки втулки |
(-)/2 |
2,5 |
|
Длина втулки шатуна |
0,385∙D |
38 |
|
Диаметр шатунной шейки |
0,65∙D |
65 |
|
Толщина стенки вкладыша |
0,04∙ |
2,5 |
|
Расстояние между шатунными болтами |
1,7∙ |
110 |
|
Длина кривошипной головки |
0,75∙ |
50 |
|
Размеры среднего сечения В-В шатуна: - - - - |
0,50∙ 1,22∙ 0,55∙ 4,0…7,5 |
52 67 19 3 |
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
