Расчет основных деталей двигателя

На основании данных теплового расчета, скоростной характеристики и динамического расчета получили:

диаметр цилиндра D=80 мм;

ход поршня: S=70 мм;

действительное максимальное давление сгорания: pZд=4,647 МПа;

площадь поршня: Fп=50,24 см2;

наибольшая нормальная сила: Nmax=0,0015 МН при j=4500

масса поршневой группы: mп=0,5024 кг;

частота вращения: nmax =4500 об/мин;

отношение радиуса кривошипа к длине шатуна: l=0,285.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учетом соотношений, приведенных в табл.50 [1,с.206], принимаем:

толщина днища поршня: d=6 мм;

высота поршня: H=84 мм;

высота юбки поршня: hю=52 мм;

высота верхней части поршня h1=32 мм;

внутренний диаметр поршня: di=60,4 мм;

диаметр бобышки: dб=32 мм;

расстояние между торцами бобышек: b=32 мм;

расстояние до первой поршневой канавки: e=8 мм;

радиальная толщина кольца: tК= tМ=3 мм;

радиальный зазор кольца в канавке поршня: Dt=0,8 мм;

толщина стенки головки поршня: s=6 мм;

толщина стенки юбки поршня: dю=3 мм;

величина верхней кольцевой перемычки: hп=4 мм;

число и диаметр масляных каналов в поршне: nm’=10 и dm=1 мм.

Схема поршня представлена на рис.7.1.

Материал поршня - алюминиевый сплав, aп=22*10-6­ 1/К; материал гильзы цилиндра - чугун, aц=11*10-6 1/К.

Напряжение изгиба в днище поршня: sиз=pZд*(r1/d)2,

где r1=D/2-(s+t+Dt)=80/2-(6+3+0,8)=30,2 мм.

sиз=4,647*(30,2/6)2=117,73 МПа.

Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, т.к. sиз>25 Мпа.

Напряжение сжатия в сечении x-x :

sсж=PZд/Fx-x,

где Pzд=pZд*Fп=4,647*0,005024=0,0233 МН;

sсж=0,0233/0,00119=19,56 МПа .

Fx-x=(p/4)*(dk2-d­­i2)-nm’*( dk-d­­i )*dm/2;

Fx-x=((3,14/4)*(72,42-60,42)-10*6))*10-6=0,00119 м2.

dk=D-2*(t+Dt);

dk=80-2*(3+0,8)=72,4 мм.

Напряжение разрыва в сечении x-x:

максимальная угловая скорость холостого хода: wх.х max=p*n х.х max/30;

wх.х max=3,14*5300/30=555 рад/с.

масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения x-x: mx-x=0,5*mп;

mx-x=0,5*0,5024=0,2512 кг.

максимальная разрывающая сила: Pj=mx-x*R*w2х.х max *(1+l)*10-6;

Pj=0,2512*0,035*5552*(1+0,285)10-6 =0,00348 МН.

напряжение разрыва: sр=Pj/Fx-x;

sр=0,00348/0,00119=2,924 МПа.

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

среза: t=0,0314*pZд*D/hп; t=0,0314*4,647*80/3=3,89 МПа.

изгиба: sиз=0,0045*pZд*(D/hп)2; sиз=0,0045*4,647*(80/3)2=14,87 МПа.

сложное: sS=Ö(sиз2+4*t2); sS=Ö(14,872+4*3,892)=16,78 МПа.

Удельное давление поршня на стенку цилиндра:

q1=Nmax/(hю*D); q1=0,293*0,005024/(0,056*0,080)=0,32 МПа.

q2=Nmax/(H*D); q2=0,293*0,005024/(0,084*0,080)=0,22 МПа.

Диаметры головки и юбки поршня:

Dг=D-Dг; Dг=80-0,56=79,44 мм.

Dю=D-Dю; Dю=80-0,16=79,84 мм.

где Dг=0,007*D=0,007*80=0,56 мм; Dю=0,002*D; Dю=0,002*80=0,16 мм.

Диаметральные зазоры в горячем состоянии:

Dг’=D[1+aц*(Тц-Т0)]-Dг[1+aп*(Тг-Т0)];

Dг’=80*[1+11*10-6*(450-293)]-79,44*[1+22*10-6*(650-293)]=0,074 мм;

Dю’=D[1+aц*(Тц-Т0)]-Dю[1+aп*(Тю-Т0)];

Dю’=80*[1+11*10-6*(450-293)]-79,84*[1+22*10-6*(550-293)]=0,02 мм,

где Тц=450 К, Тг=650 К, Тю=550 К приняты с учетом воздушного охлаждения двигателя [1,с.203];

aц =11*10-6 1/К и aп=22*10-61/К -коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня.

Расчет поршневого кольца

Параметры кольца [1,с.206]:

радиальная толщина кольца: t=3 мм;

радиальный зазор кольца в канавке поршня: Dt=0,8 мм;

Статьи по теме:

Движущие силы в тенденциях развития автомобилестроения
Volvo Cars предлагает самый широкий выбор моделей автомобилей, двигатели которых работают на топливе Е85. Всего в модельном ряду Volvo пять модификаций, и для каждой модели предлагается один или два ...

Особенности использования судна
Погрузка барж, лихтеров, контейнеров и других грузов на баржевозы: В зависимости от способа, которым баржи принимаются на борт, различают три основных конструктивных типа баржевозов: ЛЭШ, Сиби и БАКА ...

Схемы исполнительной группы
Схемы строятся по 8 цепям межблочных соединений. 1 цепь – схема включения контрольно-секционных реле (КС), устанавливаются в сигнальных блоках ( ВД, МI, МII, МIII) и блоках изолированных участков (УП ...