Тепловой расчет двигателя

 

, где

л – максимальная сила давления газов, передаваемая через поршневой  палец на шатун;

 – рабочая длина пальца;

 – расстояние между бобышкам;

 – длина поршневой головки шатуна;

- отношение внутреннего диаметра  поршневого пальца к внешнему  диаметру.

.

. 

3. Максимальные  касательные напряжения:

 

 

4. Наибольшее  увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:

 

 – модуль упругости материала  поршневого пальца.

.

ПОРШЕНЕВОЕ  КОЛЬЦО

 

    Поршневые кольца работают на изгиб как при  надевании на поршень, так и в  рабочем состоянии.

    В свободном состоянии зазор в  замке равен: .

    В рабочем состоянии зазор в  замке уменьшается до . Толщина кольца в радиальном направлении .

    Напряжение  изгиба в рабочем состоянии:

    

где – модуль упругости материала (чугун) поршневого кольца.

    Напряжение изгиба при надевании: 

Допускаемое напряжение .

Удельное  давление кольца на стенку цилиндра:

допустимая  величина . 
 

ШАТУН

 

    Конструктивные  размеры шатуна – ширина поперечного сечения стержня шатуна, – высота поперечного сечения стержня шатуна; – наружный диаметр поршневой головки, –внутренний диаметр поршневой головки.

    Стержень  шатуна работает в условиях пульсирующего  цикла нагрузки.

      Максимальное напряжение цикла:

     , где

      – площадь среднего сечения  стержня шатуна;

      – коэффициент, соответствующий работе шатуна на сжатие.

     .

    Минимальное напряжение цикла:

     , где

     .

     .

    Среднее напряжение:

     .

     . 

    Запас прочности при асимметричном цикле:

     , где

      – масштабный коэффициент;

    Коэффициент: ,

    где – предел усталости от растяжения-сжатия при симметричном цикле;

      – предел усталости при пульсирующем цикле.

     .

    Запас прочности должен быть не менее 1,8…2,0.

    Проверим  запас прочности также по пределу  текучести:

     .

    Верхняя головка шатуна. При расчете шатуна можно ограничится определением относительного уменьшения диаметра верхней головки по формуле:

     , где 

 – сила инерции от массы  поршневой группы;

      – модуль упругости материала  (сталь 40Г) шатуна;

      – средний диаметр;

      – момент инерции сечения  верхней головки.

     .

    Величина  не должна превышать .

КОЛЕНЧАТЫЙ  ВАЛ

    Коренные  шейки нагружаются главным образом  крутящим моментом, поэтому запас прочности оцениваем только по касательным напряжениям.

    Диаметр коренной шейки  .

     л – момент сопротивления кручению шейки.

    Максимальные  и минимальные касательные напряжения подсчитываются по формулам:

    

    определяем  амплитудное и среднее значение в цикле:

     .

     .

    Определяем  запас прочности при асимметричном  цикле нагружения:

       

    Коэффициент: ,

    где – предел выносливости материала (сталь) на кручение при симметричном цикле;

      – предел выносливости  при пульсирующем цикле.

     .

 

Литература:

 
 

1. Автомобильные и тракторные двигатели. Ч.II. Конструкция и расчет двигателей. Под ред. Ленина И.М.. Учебник для втузов. Изд. 2-е, доп. и перераб. М.: «Высшая школа», 1976. – 280с.
2. Двигатели внутреннего сгорания: Теория поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для втузов по специальности «Двигатели внутреннего сгорания» / Вырубов Д.Н., Иващенко Н.А., Ивин В.И. и др.; Под ред. Орлина А.С., Круглова. М.Г.  – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: «Машиностроение», 1983. – 372с.
3. Моргулис Ю.Б. Двигатели внутреннего сгорания (теория, конструкция и расчет). – М.: «Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы», 1959. – 344с.
4. Теория двигателей внутреннего сгорания. Под ред. проф. д-ра техн. наук Дьяченко Н.Х. Л.: «Машиностроение», 1974. – 552с.
5. Хачиян А.С., Морозов К.А., Луканин В.Н. Двигатели внутреннего сгорания: Учебник для вузов. – М.: «Высшая школа», 1978. – 280с.

 

 

                                                                                    Таблица 1

n, Ne, ge, Me, об/мин. кВт. кг/(кВт ч). Н м. 1000 3.697 0.3449 35.3110 1500 5.786 0.3253 36.8369 2000 7.916 0.3105 37.7977 2500 9.998 0.3007 38.1933 3000 11.945 0.2957 38.0238 3500 13.666 0.2957 37.2891 4000 15.074 0.3007 35.9892 4500 16.079 0.3105 34.1242 5000 16.594 0.3253 31.6940 5500 16.528 0.3449 28.6987 6000 15.794 0.3695 25.1382

 

 

                                                                                        Таблица 2

, град	S, м	V,м/с	j,м/с2	Pi, Па
0	0	0	11007	4787689
10	0.0006	3.4984	10731	4335883
20	0.0022	6.8222	9925.2	3362214
30	0.0049	9.8105	8651.1	2426174
40	0.0085	12.328	7005.5	1735101
50	0.0127	14.274	5109.4	1269079
60	0.0176	15.591	3095.7	960359
70	0.0227	16.261	1096.7	753532
80	0.0279	16.308	-769.3	612037
90	0.0331	15.792	-2408	513067
100	0.038	14.796	-3756	442468
110	0.0425	13.418	-4786	411000
120	0.0466	11.761	-5504	411000
130	0.05	9.9199	-5946	411000
140	0.0529	7.9735	-6169	411000
150	0.0551	5.9812	-6243	411000
160	0.0567	3.98	-6236	411000
170	0.0577	1.9861	-6206	411000
180	0.058	0	-6191	411000
190	0.0577	-1.986	-6206	130000
200	0.0567	-3.98	-6236	130000
210	0.0551	-5.981	-6243	130000
220	0.0529	-7.974	-6169	130000
230	0.05	-9.92	-5946	130000
240	0.0466	-11.76	-5504	130000
250	0.0425	-13.42	-4786	130000
260	0.038	-14.8	-3756	147683
270	0.0331	-15.79	-2408	172735
280	0.0279	-16.31	-769.3	208191
290	0.0227	-16.26	1096.7	259457
300	0.0176	-15.59	3095.7	335392
310	0.0127	-14.27	5109.4	450488
320	0.0085	-12.33	7005.5	627277
330	0.0049	-9.811	8651.1	894471
340	0.0022	-6.822	9925.2	1263432
350	0.0006	-3.498	10731	1653712
360	0	0	11007	1836642

 

 

    

                                                                                           Таблица 3 

, град	Pj, Н	P, Н	S, Н	K, Н	T, Н	N, Н	Mкр, Н м	Pг, Н
0	-3890.854	10257.684	10257.684	10257.684	0.000	0.000	0.000	14148.538
10	-3793.345	8991.160	9001.807	8778.562	1992.330	437.681	57.778	12784.505
20	-3508.411	6336.520	6365.777	5745.877	2740.075	609.623	79.462	9844.931
30	-3058.046	3960.914	4000.311	3150.230	2465.469	560.044	71.499	7018.959
40	-2476.365	2456.196	2496.971	1592.682	1923.077	449.406	55.769	4932.560
50	-1806.105	1719.503	1760.477	816.010	1559.938	377.609	45.238	3525.607
60	-1094.303	1499.257	1545.379	425.099	1485.762	374.735	43.087	2593.560
70	-387.650	1581.485	1639.245	135.603	1633.626	431.308	47.375	1969.135
80	271.952	1813.904	1887.065	-197.464	1876.705	520.351	54.424	1541.953
90	851.124	2094.279	2181.540	-610.831	2094.279	610.831	60.734	1243.154
100	1327.639	2357.649	2452.740	-1075.460	2204.386	676.334	63.927	1030.010
110	1691.648	2628.074	2724.057	-1572.367	2224.443	716.737	64.509	936.426
120	1945.427	2881.853	2970.509	-2064.734	2135.603	720.310	61.932	936.426
130	2101.697	3038.123	3110.518	-2463.959	1898.481	667.183	55.056	936.426
140	2180.772	3117.198	3168.946	-2754.525	1566.784	570.349	45.437	936.426
150	2206.921	3143.347	3174.612	-2944.441	1186.772	444.446	34.416	936.426
160	2204.413	3140.839	3155.341	-3054.772	790.280	302.173	22.918	936.426
170	2193.754	3130.180	3133.887	-3109.085	393.491	152.374	11.411	936.426
180	2188.606	3125.032	3125.032	-3125.032	0.000	0.000	0.000	936.426
190	2193.754	2300.796	2303.520	-2285.290	-289.230	-112.001	-8.388	107.041
200	2204.413	2311.454	2322.127	-2248.115	-581.595	-222.380	-16.866	107.041
210	2206.921	2313.962	2336.978	-2167.539	-873.638	-327.177	-25.335	107.041
220	2180.772	2287.813	2325.793	-2021.636	-1149.914	-418.597	-33.347	107.041
230	2101.697	2208.738	2261.370	-1791.317	-1380.210	-485.047	-40.026	107.041
240	1945.427	2052.468	2115.610	-1470.512	-1520.986	-513.008	-44.109	107.041
250	1691.648	1798.689	1864.381	-1076.149	-1522.439	-490.545	-44.151	107.041
260	1327.639	1467.672	1526.868	-669.490	-1372.264	-421.028	-39.796	140.033
270	851.124	1066.792	1111.241	-311.148	-1066.792	-311.148	-30.937	215.667
280	271.952	594.663	618.647	-64.736	-615.251	-170.590	-17.842	322.711
290	-387.650	89.836	93.117	7.703	-92.798	-24.500	-2.691	477.486
300	-1094.303	-387.562	-399.485	-109.889	384.074	96.870	11.138	706.741
310	-1806.105	-751.881	-769.797	-356.814	682.108	165.116	19.781	1054.224
320	-2476.365	-888.404	-903.153	-576.072	695.576	162.550	20.172	1587.960
330	-3058.046	-663.407	-670.005	-527.627	412.937	93.801	11.975	2394.639
340	-3508.411	0.149	0.149	0.135	-0.064	-0.014	-0.002	3508.560
350	-3793.345	893.497	894.555	872.370	-197.988	-43.495	-5.742	4686.842
360	-3890.854	1348.264	1348.264	1348.264	0.000	0.000	0.000	5239.119