Расчёт цилиндропоршневой группы

5.1 Расчёт цилиндропоршневой группы

5.1.1 Расчёт поршня

На основании данных теплового расчёта скоростной характеристики получили что:

– Диаметр поршня D=100мм;

– Ход поршня S=86мм;

– Максимальное давление сгорания p_z=7,57МПа, при n_N=3310 об/мин и действительном давлении сгорания p_zd=6,43МПа;

– Площадь поршня F_п=78,5см²;

– Наибольшая нормальная сила N_max=2864 H, при φ=390⁰;

– Масса поршневой группы m_n=1,18 кг;

– Обороты максимальной скорости, n_xx=3975 об/мин, при λ=0,269.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учётом соотношений принимаем по таблице 51 [1]:

– Толщина днища поршня δ=9мм;

– Высота поршня Н=105мм;

– Высота юбки поршня h_ю=75мм;

– Радиальная толщина кольца t=4мм;

– Задиальный зазор кольца в канавке поршня: Δt=0,9мм;

– Толщина стенки головки поршня S=7мм;

– Толщина первой кольцевой перемычки h_п=5мм;

– Число масляных каналов в поршне n_м^/=4 шт;

– Диаметр масляного канала d_м=0,9 мм.

Материал поршня – высококремнистый аллюминивый сплав.

α_п = 25^.10^-6 1/град. – коэффициент линейного расширения материала поршня.

Материал гильзы цилиндра – серый чугун.

α_в = 11^.10^-6 1/град.

Напряжение изгиба в днище поршня:

σ_из = P_zmax ^. (r_i/δ)² , (128)

где, r_i = (D/2)-(S + t + Δt) = (100/2)-(7 + 4 + 0,9) = 38,1мм.

σ_из = 7,57^. (38,1/9)² = 135,7 МПа.

Днище поршня должно быть усилено рёбрами жёсткости.

При наличии у днища рёбер жёсткости расчётное напряжение не превышает допустимого значения [σ_из]=50÷150МПа.

Напряжение сжатия в сечении х-х:

σ_сж=Р_zmax/F_x-x МПа, (129)

где Р_zmax = р_z ^. F_п = 7,57 ^. 78,5 ^. 10^-4 = 0,059 МН – максимальная сила давления газов на днище поршня.

F_x-x- площадь сечения х-х.

F_x-x = (π/4) ^. (d_r²-d_i²) - n_м^{/ .} F^/ мм², (130)

где F^/- площадь продольного диаметрального сечения масляного канала, мм.

F^/ = ((d_x-d_i) / 2) ^.d_м (131)

где – диаметр поршня по дну канавок;

.

.

Напряжение разрыва в сечении Х-Х. Сила инерции возвратно-поступательного движущихся масс определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя.

– Максимальная угловая скорость холостого хода:

 , (132)

рад/с.

– Масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х-х, определяется по геометрическим размерам ил по формуле:

 (133)

 кг.

– Сила инерции возвратно-поступательного движущихся масс определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя.

Максимальная разрывающая сила:

 (134)

МН.

– Напряжение разрыва:

 (135)

 МПа

= 2,78 МПа < [] = 4÷10МПа – для алюминиевых сплавов.

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

Толщина верхней кольцевой перемычки форсированных двигателей с высокой степенью сжатия рассчитывается на срез и и изгиб от действия максимальных газовых усилий.

– Напряжение среза кольцевой перемычки:

τ = 0,0314 ^. р_zмах ^. D / h_п (136)

Мпа.

– Напряжение изгиба:

 (137)

 Мпа.

– Сложное напряжение:

 (138)

Мпа.

= 16,6 МПа < [] = 30 ÷ 40 МПа.

Удельные давления юбки поршня и всей высоты на стенку цилиндра определяются соответственно:

 , (139)

где N_max – наибольшая нормальная сила, действующая на стенку цилиндра при работе двигателя на режиме максимальной мощности;

МПа.

 (140)

 МПа.

В целях предотвращения заклинивания поршней при работе двигателя диаметров головки и юбки поршня определяют, из наличия необходимых зазоров между стенками цилиндра и поршня в холодном состоянии:

 ; (141)

 , (142)

где мм – диаметральный зазор между стенкой цилиндра и головкой поршня;

мм – диаметральный зазор между стенкой цилиндра и юбкой поршня;

мм;

мм.

Правильность установленных размеров проверяют по формулам:

 (143)

.

 (144)

где  и - коэффициенты линейного расширения материалов цилиндров и поршня;

Т_ц,=388 К; Т_г=523 К; Т_ю=403 К – соответственно температура стенок цилиндра, головки и юбки, принятые с учетом водяного охлаждения;

Т_о – начальная температура цилиндра и поршня;

 и  - диаметральные зазоры в горячем состоянии;

Похожие работы

Методика теплового расчета двигателя внутреннего сгорания

Скачать

25488

6

2

... и точки расширения соединяем плавными кривыми. После этого достраиваем процессы газообмена. Полученная индикаторная диаграмма двигателя внутреннего сгорания дизеля MAN изображена на рисунке 14.1. Рисунок 14.1 - Индикаторная диаграмма ДВС MAN. Выводы Результаты расчетов и общепринятые границы изменения расчетных параметров сводим в таблицу. Таблица - Результаты расчетов. НАЗВАНИЕ ...

Тепловой и динамический расчет двигателей внутреннего сгорания

Скачать

25144

7

0

... 137.1 31.2 217.5 1590 634.3 105.6 29.7 360 1060 582.0 64.60 27.9 630 530 482.5 26.78 25,63 957.1 4. Заключение Первый раздел курсового проекта “Тепловой и динамический расчет двигателя” выполнен в соответствии с заданием на основе методической и учебной технической литературы. Рассчитанные показатели рабочего цикла, работы, размеров, кинематики и динамики проектируемого ...

Тепловой расчет двигателей внутреннего сгорания

Скачать

16265

11

0

... (кг.град.) – удельная газовая постоянная для воздуха. (1) Потери давления на впуске. При учете качественной обработки внутренних поверхностей впускных систем для карбюраторного двигателя можно принять β2 + ξВП = 2,8 и  ωВП = 95 м/с. β – коэффициент затухания скорости движения заряда в рассматриваемом сечении ...

Расчет двигателя внутреннего сгорания автомобиля КамАЗ

Скачать

17509

1

2

... из уравнения: (24) где  – коэффициент выделения тепла; – низшая теплотворная топлива принимаем  = 42,8 МДж/м3. Отсюда: 1.3.13 Давление конца сгорания Давление конца сгорания в двигателе с воспламенением от сжатия определяется: (25) 1.3.14 Степень предварительного расширения Степень предварительного расширения для двигателя с воспламенением от сжатия определяется по ...