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
Толщина стенки юбки поршня
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
Высота кольца
Радиальный зазор кольца в канавке поршня
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
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
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
90
120
150
180
1,05
1,04
1,02
1,0
1,27
1,5
Р, МПа
0,183
0,182
0,178
0,175
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
Значения размеров, мм
Наружный диаметр пальца
Внутренний диаметр поршневой головки
со втулкой
1,2∙
Наружный диаметр головки
1,4∙
38
Минимальная радиальная толщина стенки
головки
(-)/2
Радиальная толщина стенки втулки
2,5
0,385∙D
Диаметр шатунной шейки
0,65∙D
65
Толщина стенки вкладыша
0,04∙
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
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9