Расчёт деталей двигателя
Расчёт поршня
Наиболее напряжённым элементом поршневой группы является поршень, воспринимающий высокие газовые, инерционные и тепловые нагрузки. Его основными функциями являются уплотнение внутрицилиндрового пространства и передача газовых сил давления с наименьшими потерями кривошипно-шатунному механизму. Поршень представляет собой достаточно сложную деталь как в отношении самой конструкции, так и в отношении технологии и подбора материала при его изготовлении.
При работе двигателя температура потока горящей топливо-воздушной смеси, омывающей днище поршня, сильно меняется от минимальной при пуске и прогреве двигателя до максимальной на режимах наибольших нагрузок. При этом максимальную температуру имеет днище поршня, а минимальную – юбка.
Значительная часть теплового потока от днища и огневого пояса поршня быстро уходит в стенку цилиндра через поршневые кольца и только часть теплоты передаётся на бобышки, а затем и в юбку поршня. При этом отвод теплоты от бобышек значительно меньше, чем от стенок юбок, которые контактируют со стенками цилиндра. В результате по оси бобышек поршень расширяется значительно больше и становится овальным. Оптимальная форма поршня для вновь проектируемого двигателя подбирается в результате кропотливых и длительных экспериментов.
Рисунок 3.1 – Схема поршня
Проверочный расчёт элементов поршня осуществляется без учёта переменных нагрузок, величина которых учитывается при установлении соответствующих допускаемых напряжений.
На основании данных расчетов (теплового, скоростной характеристики и динамического) имеем:
диаметр цилиндра D = 130 мм;
ход поршня S = 140 мм;
максимальное давление сгорания рz = 12,64 МПа;
при частоте вращения nн = 2000 мин-1;
площадь поршня Fп = 133 см²;
наибольшая нормальная сила Nmax = 0,01076 МН;
масса поршневой группы mп = 3,52 кг;
максимальная частота вращения nх.х. max = 2200 мин-1.
В соответствии с существующими аналогичными двигателями принимаем:
высота поршня Н = 150 мм;
высота юбки поршня hю = 80 мм;
радиальную толщину кольца t = 5,2 мм;
радиальный зазор кольца в канавке поршня ∆t = 0,8 мм;
толщина стенки головки поршня s = 13 мм;
толщина верхней кольцевой перемычки hп = 6 мм;
число и диаметр масляных каналов в поршне nм = 10 и dм = 2 мм;
высота огневого (жарового) пояса е = 19,2 мм;
высота верхней части поршня hI = 96 мм;
материал поршня – алюминиевый сплав, αп = 22·10-6 1/К;
материал гильзы цилиндра – чугун, αц = 11·10-6 1/К.
Головка поршня в сечении х – х, ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.
Напряжение сжатия (МПа) определяется по формуле:
, МПа, (3.1)
где МН – максимальная сжимающая сила, МН;
Fx-x – площадь сечения х-х, м².
Максимальная сжимающая сила определится по формуле:
, МН, (3.2)
, МН.
площадь сечения х-х Fx-x определяется по формуле:
, м², (3.3)
где – диаметр поршня по дну канавок, м;
– внутренний диаметр поршня, м;
– площадь продольного диаметрального сечения масляного канала, м².
Диаметр поршня по дну канавок определяется по формуле:
, мм, (3.4)
мм.
Внутренний диаметр поршня определяется по формуле:
, мм, (3.5)
мм.
Площадь продольного диаметрального сечения масляного канала определится по формуле:
Популярные материалы:
Организация диагностирования автомобиля
Техническое диагностирование является составной частью технологических процессов приема, ТО и ремонта автомобилей в СТО и представляет собой процесс определения технического состояния объекта диагностирования с определенной точностью и бе ...
Расчет числа производственных рабочих
Определение номинального годового фонда рабочего времени
, (2.30)
где ДР - число рабочих дней в году.
ДП - число предвыходных и предпраздничных дней;
tСМ - продолжительность смены, ч.;
t1 - продолжительность смены в предвыходные и пр ...
Техника безопасности
При техническом обслуживании и текущем ремонте автомобилей возникают следующие опасные и вредные производственные факторы: движущихся автомобилей, незащищенных подвижных элементов производственного оборудования, повышенной загазованности ...