Головна

Тема: Розрахунок поршневий групи

  1.  I. Коротка характеристика групи займаються
  2.  III. ЗРАЗОК ВИКОНАННЯ ТИПОВОГО РОЗРАХУНКУ
  3.  IV. ЗАВДАННЯ ДЛЯ ТИПОВОГО РОЗРАХУНКУ
  4.  V. ПОПЕРЕДЖЕННЯ ПОРУШЕНЬ ПРОЦЕСУ соціалізації НЕПОВНОЛІТНІХ В СІМ'ЯХ ГРУПИ РИЗИКУ
  5.  А Основні положення розрахунку
  6.  А) Розрахунок несиметричного режиму в схемі з'єднаної зіркою з нейтральним проводом
  7.  А. Визначення розрахункової вологості ґрунту робочого шару

1. Розрахунок поршня

Найбільш напруженим елементом поршневої групи є поршень (рис. 1).

Основні конструктивні співвідношення розмірів елементів поршня (рисунок 1) наведені в таблиці 1.

Мал. 1. Схема поршня

Днище поршня розраховується на вигин від дії максимальних газових зусиль  як рівномірно навантажена кругла плита, вільно спирається на циліндр. Для карбюраторних двигунів найбільший тиск газів досягається при роботі на режимі максимального крутного моменту. Для дизелів максимальний тиск газів зазвичай досягається при роботі на режимі максимальної потужності.

Напруга вигину (МПа) в днище поршня

де  - Згинальний момент, мНм;  - Момент опору вигину плоского днища, м3;  - Максимальний тиск згоряння, МПа;  - Внутрішній радіус днища, м;

тут  - Товщина стінки головки поршня, м

При відсутності у днища ребер жорсткості допустимі значення напруг  (МПа) лежать в межах:

Для поршнів з алюмінієвих сплавів ... .20-25

При наявності ребер жорсткості  зростають:

Для поршнів з алюмінієвих сплавів ... до 50-150

Крім напружень від тиску газів в днище поршня виникають теплові напруги через різницю температур внутрішньої і зовнішньої поверхонь.

Головка поршня в перерізі  (Рисунок 1), ослаблена отворами для відводу масла, перевіряється на стиск і розрив.

Напруга стиснення (МПа)

,

де  - Максимальна сила тиску газів на днище поршня, МН;  - Площа перерізу  , м2:

тут  - Діаметр поршня по дну канавок, м;  - Площа поздовжнього діаметрального перерізу масляного каналу, м2.

Допустимі напруги на стиск для поршнів з алюмінієвих сплавів  МПа.

Напруга розриву (МПа) в перерізі

,

Сила інерції зворотно-поступально рухомих мас (МН) визначається для режиму максимальної частоти обертання при холостому ході двигуна

,

де  - Маса головки поршня з кільцями, розташована вище перетину  (Рисунок 1), яка визначається на геометричні розміри або  , Кг;  - Маса поршневий групи, кг;  - Віднесена маса поршневий групи кг / м2;  - Радіус кривошипа, м;  максимальна кутова швидкість холостого ходу двигуна, рад / с;  - Частота обертання холостого ходу двигуна, об / хв;  - Ступінь нерівномірності регулятора.

Допустимі напруги на розрив для поршнів з алюмінієвих сплавів  МПа.

Напруга зрізу кільцевої перемички (МПа)

,

де и  - Діаметр поршня і товщина верхньої кільцевої перемички, мм.

Напруга вигину кільцевої перемички (МПа)

.

Складне напруга по третій теорії міцності (МПа)

Допустимі напруги  в верхніх кільцевих перемичках з урахуванням значних температурних навантажень знаходяться в межах:

Для поршнів з алюмінієвих сплавів ... 30-40

Максимальні питомі тиску (МПа) спідниці поршня  і всієї висоти  поршня на стінку циліндра визначаються відповідно з рівнянь:

;

,

де  - Найбільша нормальна сила (МН), що діє на стінку циліндра при роботі двигуна на режимі максимальної потужності і визначається за даними динамічного розрахунку.

Для сучасних автомобільних і тракторних двигунів и  МПа.

З метою запобігання заклинювання поршнів при роботі двигуна розміри діаметрів головки  і спідниці  поршня визначають, виходячи з наявності необхідних зазорів и  між стінками циліндра і поршня в холодному стані. За статистичними даними для алюмінієвих поршнів з нерозрізними спідницями и  . встановивши и  , визначають и .

Правильність встановлених розмірів и  перевіряють за формулами:

,

,

де и  - Діаметральні зазори в гарячому стані відповідно між стінкою циліндра і головкою поршня і між стінкою циліндра і спідницею поршня; мм; и  - Коефіцієнти лінійного розширення матеріалів циліндра і поршня. для чавуну  1 К; для алюмінієвих сплавів  1 К; , и  - Відповідно температура стінок циліндра, головки і спідниці поршня в робочому стані. При водяному охолодженні , и  К, а при повітряному , и  До;  К - початкова температура циліндра і поршня.

При отриманні негативних значень  або  (Натяг) поршень непридатний до роботи. В цьому випадку необхідно збільшити  або  і відповідно зменшити  або  або передбачити розріз спідниці поршня. При нормальній роботі поршня и .

2. Розрахунок поршневих кілець

Середній тиск (МПа) кільця на стінку циліндра

,

де  - Модуль пружності матеріалу кільця (для сірого чавуну  МПа, для легованого чавуну  МПа, для сталі  МПа);  , тут  - Радіальна товщина кільця.

Тиск (МПа) кільця на стінку циліндра в різних точках кола

Середнє радіальне тиск  (МПа) буде:

Для компресійних кілець ... 0,11-0,37

Для маслоз'ємних кілець ... 0,2-0,4

кут  , Град ... 0 30 60 90 120 150 180

ставлення  1,05 1,05 1,14 0,90 0,45 0,67 2,85

За цими даними побудована епюра тисків кільця на стінку циліндра (рисунок 2).

Напруження згину кільця (МПа):

в робочому стані

,

при надяганні його на поршень

,

де  - Коефіцієнт, що залежить від способу надягання кільця (при розрахунку приймається  ). Допустимі напруження при згині кільця  МПа. Нижня межа відноситься до двигунів з великим діаметром циліндра. зазвичай  на 10 - 30%.

Монтажний зазор (мм) в прямому замку поршневого кільця в холодному стані

,

де  - Мінімально допустимий зазор в замку кільця під час роботи двигуна  мм; и  - Коефіцієнти лінійного розширення матеріалу кільця і ??гільзи циліндра для чавуну ; , и  - Відповідно температура кільця, стінок циліндра в робочому стані і початкова температура  До; при водяному охолодженні  До; при повітряному,  К.

Малюнок 2. Епюра тиску компресійного кільця дизеля

3. Розрахунок поршневого пальця

Газова розрахункова сила (МН), що діє на поршневий палець:

де  - Коефіцієнт, що враховує масу поршневого пальця;

Сила інерції зворотно-поступально рушійних мас (МН) визначається для режиму номінальної частоти обертання

де  - Номінальна кутова швидкість двигуна, рад / с

Питомий тиск (МПа) пальця на втулку поршневої головки шатуна

,

де  - Зовнішній діаметр пальця, м,  - Довжина опорної поверхні пальця в головцішатуна, м.

Питомий тиск (МПа) плаваючого пальця на бобишки

,

де  - Загальна довжина пальця, м;  - Відстань між торцями бобишек, м;  - Довжина опорної поверхні пальця в бобишках, м.

Для сучасних автомобільних і тракторних двигунів и  МПа. Нижні межі відносяться до тракторних двигунів.

Напруга вигину (МПа) в середньому перерізі пальця згідно епюрі, наведеної на рис. 3

,

де  - Відношення внутрішнього діаметра пальця до зовнішнього.

Для автомобільних і тракторних двигунів  МПа.

Дотичні напруження від зрізу пальця в перетинах, розташований між бобишками і голівкою шатуна:

Для автомобільних і тракторних двигунів  МПа.

Нижні межі відносяться до тракторних двигунів, а верхні - до пальців, виготовленим з легованої сталі.

 Малюнок 3. Розрахункова схема поршневого пальця:

а - Розподіл навантаження; б - Епюри напружень

Найбільше збільшення горизонтального діаметра пальця (мм) при овалізаціі

,

де  - Модуль пружності матеріалу пальця (для стали  МПа).

значення  не повинно бути більше  мм.

Напруги овалізаціі пальця на зовнішньої поверхні пальця (малюнок 3):

в горизонтальній площині (точки 1,  °)

 МПа;

у вертикальній площині (точки 3,  °)

 МПа;

Напруги овалізаціі на внутрішній поверхні пальця (малюнок 3):

в горизонтальній площині (точки 2,  °)

 МПа;

у вертикальній площині (точки 4,  °)

 МПа.

Найбільша напруга овалізаціі виникає на внутрішній поверхні пальця в горизонтальній площині. Ця напруга, не повинно перевищувати  МПа.


 Найменування  Карбюраторниедвігателі  дизелі
 Товщина днища поршня
 Висота поршня
 Висота верхньої частини поршня
 Висота спідниці поршня
 Діаметр бобишки
 Відстань між торцями бобишек
 Товщина стінки спідниці поршня
 Товщина стінки головки поршня
 Відстань до першої поршневий канавки
 Товщина першої кільцевої перемички
 Радіальна товщина кільця :    
 компресійного
 маслос'емного
 Висота кільця  , мм
 Різниця між величинами зазорів замка кільця у вільному і робочому стані    
 Радіальний зазор кільця в канавці поршня  , Мм:    
 компресійного
 маслос'емного
 Внутрішній діаметр поршня
 Число масляних отворів в поршні
 Діаметр масляного каналу
 Зовнішній діаметр пальця
 Внутрішній діаметр пальця
 довжина пальця :    
 закріпленого
 плаваючого
 Довжина втулки шатуна :    
 закріпленого пальця
 плаваючого пальця

Таблиця 1

Лабораторна робота №2,3 (час 4ч)




 Тема: Розрахунок гільзи циліндра і розрахунок шпильки головки |  Тема: Розрахунок компресора і турбіни |  Тема: Розрахунок елементів паливної системи дизеля |  Тема: Розрахунок елементів системи змащення |  Тема: Розрахунок елементів системи охолодження |

© um.co.ua - учбові матеріали та реферати