a= ход поршня (мм)(по заданию) / ход поршня(мм) (по индикаторной диаграмме)=70/176=0,398

Тогда:

,

где - радиус кривошипа;

- отношение радиуса кривошипа к длине шатуна.

Из точки O1 проводим ряд лучей под углами до пересечения с полуокружностью. Проекции концов этих лучей на линии процесса всасывания, сжатия, расширения и выпуска указывают, какие точки рабочего процесса соответствуют тем или иным углам поворота коленчатого вала.

2.1.2. Рассчитываем избыточное давление газов над поршнем:

,

при б=370°

2.1.3. Определяем удельное значение силы инерции от возвратно-поступательного движения масс поршневой группы:

,

при б=370°

Здесь , где конструктивные массы:

- поршневой группы ( поршень из алюминиевого сплава),

- шатуна ,

- неуравновешенные части одного колена вала без противовесов (чугунный литой вал с полыми шейками).

2.1.4. Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль оси цилиндра: ,

при б=370°

2.1.5. Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую на стенку цилиндра: ,

при б=370°

2.1.6. Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль шатуна:

,

при б=370°

2.1.7. Определяем удельную силу, действующую вдоль кривошипа:

,

при б=370°

2.1.8. Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую по касательной к кривошипу: ,

при б=370°

2.1.9. Определяем крутящий момент от одного цилиндра: ,

где - площадь цилиндра,

при б=30°

Результаты расчета суммарного крутящего момента (порядок работы цилиндров 1342)

2.1.10. Определяем средний индикаторный момент:

2.1.11. Рассчитываем удельную центробежную силу инерции от вращающейся массы шатуна, сосредоточенной на радиусе кривошипа:

,

где

2.1.12. Рассчитываем силу, действующую на поверхность шатунной шейки:

при б=370 ,

2.2. Построение полярной диаграммы сил, действующей на шатунную шейку

2.3.1. Строим координатную системуи с центром в точке 0, в которой отрицательная ось направлена вверх.

2.3.2. В таблице результатов динамического расчёта каждому значению б=0, 30°, 60°…70° соответствует точка с координатами. Наносим на плоскостьи эти точки. Последовательно соединяя точки, получим полярную диаграмму. Вектор. соединяющий центр 0 с любой точкой диаграммы, указывает направление вектора и его величину в соответствующем масштабе.

2.3.3. Строим новый центр отстоящий от 0 по оси на величину удельной центробежной силы от вращающейся массы нижней части шатуна. В этом центре условно располагают шатунную шейку с диаметром .

2.3.4. Вектор, соединяющий центр с любой точкой построенной диаграммы, указывает направление действия силы на поверхность шатунной шейки и ее величину в соответствующем масштабе.

2.3.5. Касательные линии из центра к верхней и нижней частям полярной диаграммы отсекают наиболее нагруженную от наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки.

2.3.6. Масляное отверстие располагают в середине наименее нагруженной части поверхности шатунной шейки, для чего восстанавливают перпендикуляр к хорде, соединяющей точки пересечения касательных к верхней и нижней частям полярной диаграммы.

3. РАСЧЁТ ДЕТАЛЕЙ ДВИГАТЕЛЯ НА ПРОЧНОСТЬ

Рассчитываем на прочность четыре детали: поршень, поршневые кольца, поршневой палец, стержень шатуна. Все расчёты производим на основе данных теплового и динамического расчётов.

3.1. Расчёт поршня

3.1.1. Рассчитываем напряжение изгиба на днище поршня от газовой силы:

,

где

принимаем относительную толщину стенки головки поршня ; относительную радиальную толщину кольца ; радиальный зазор кольца в канавке поршня ; относительную толщину днища поршня .

- из таблицы результатов динамического расчёта.

. Допустимое напряжение для алюминиевых поршней при наличии рёбер жесткости: .

3.1.2. Рассчитываем напряжение сжатия от газовых сил в сечении Х-Х:

,

где - относительная площадь расчётного сечения поршня с учётом ослабления его отверстиями для отвода масла:

где относительный диаметр поршня по дну канавки: ,

диаметр масляного кольца ,

.

Число масляных отверстий .

Допустимое напряжение сжатия для алюминиевых сплавов .

3.1.3. Рассчитываем напряжение разрыва в сечении Х-Х от максимальной инерционной силы (при ц=0):

Допустимое напряжение на разрыв для алюминиевых сплавов .

3.1.4. Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

- напряжение среза:

,

где - относительная толщина первой кольцевой перемычки

- напряжение изгиба:

Cложное напряжение по третьей теории прочности:

3.1.5. Удельное давление поршня, отнесённое к высоте юбки поршня:

,

где относительная высота юбки поршня

3.1.6. Удельное давление поршня, отнесённое ко всей высоте поршня:

.

3.2. Расчёт поршневого кольца

3.2.1. Рассчитываем среднее давление на стенку цилиндра:

, где - модуль упругости для стали,

- относительная величина разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем сечении.

3.2.2. Рассчитываем эпюру давления кольца в различных точках окружности:

, где - коэффициент для различных углов ш по окружности кольца.

При

Результаты расчёта эпюры удельного давления кольца:

По полученным данным строим эпюру давления кольца на стенку цилиндра.

3.2.3. Рассчитываем напряжение кольца в рабочем состоянии:

Страницы: 1, 2, 3, 4