Министерство образованияи науки Украины
Национальныйаэрокосмический университет
им. Н.Е. Жуковского “ХАИ”
Расчетно-пояснительнаязаписка к курсовому проекту по дисциплине
“Авиационные двигатели”
Харьков 2008
Содержание
1. Тепловой расчет
1.1 Исходные данные
1.2 Выбор дополнительных исходных данных
1.3 Расчет процесса наполнения
1.4 Расчет процесса сжатия
1.5 Расчет процесса сгорания
1.6 Расчёт процесса расширения
1.7 Определение индикаторных параметров двигателя
1.8 Определение эффективных параметров двигателя
1.9 Определение геометрических параметров двигателя
2. Динамический расчет
2.1 Допущения
2.3 Разнос масс КШМ с прицепными шатунами
2.4 Силы инерции
2.5 Построение верхней петли индикаторной диаграммы
2.6 Суммарная сила, действующая на поршень
2.7 Силы, действующие в центральном КШМ
2.8 Суммарные радиальные и окружные силы действующие на шатунную шейку
3. Уравновешивание двигателя
4. Расчет на прочностьколенчатого вала
4.1 Силы, действующие на колено коленчатого вала
4.2 Определение запаса прочности в шатунной шейке
4.3 Определение запаса прочности в коренной шейке
5. Расчет поршневого пальца
6. Расчет поршневых колец
Список использованной литературы
1. Тепловой расчет
Под тепловымрасчетом поршневого двигателя внутреннего сгорания подразумевается определениепараметров, характеризующих рабочие процессы двигателя, а так же величин,определяющих энергетические и экономические параметры его работы.
По даннымрасчета и по заданным мощности и частоте вращения коленчатого вала можноопределить основные размеры проектируемого двигателя. Кроме того, по даннымтеплового расчета с достаточной для практики точностью можно построитьиндикаторную диаграмму, необходимую для определения газовых сил, действующих напоршень двигателя, на стенки и головку цилиндра, на элементы кривошипно-шатунногомеханизма.1.1Исходные данные
1)Эффективная мощность на расчетной высоте –/>.
2) Частотавращения коленчатого вала – />.
3) Числоцилиндров – />.
4) Степеньсжатия – />.
5) Давлениенаддува – />.
6) Расчетнаявысота – />.
7) Прототипдвигателя – АИ-26.1.2Выбор дополнительных исходных данных
1.Коэффициент избытка воздуха принимаем равным />.
2. Топливо.Сорт применяемого топлива зависит от степени сжатия и давления наддува. В нашемслучае (относительно невысокая степень сжатия) наиболее подходящим являетсябензин Б-91/115.
Низшуютеплотворную способность топлива определим по формуле
/>.
Элементарныйсостав авиабензина Б-91/115 включает в себя: />; />; />, средняя молекулярная масса – />. Тогда:
/>
3. Параметрывоздуха на расчетной высоте.
/>1.3Расчет процесса наполнения
Цель расчетапроцесса наполнения – определение давления /> и температуры /> свежего заряда в концехода выпуска.
1. Согласнозаданию давление наддува />. Находим температуру воздуха вконце такта наполнения
/>,
где /> - повышение температуры воздуха внагнетателе. Адиабатическая работа сжатия 1кг воздуха равна:
/>.
АдиабатическийКПД центробежного нагнетателя примем равным />.
Тогда:
/>;
/>.
2. Определяемкоэффициент наполнения двигателя с наддувом на расчетной высоте
/>,
где /> - приведенный коэффициент наполнения.
Примем />, тогда
/>.
3. Находимдавление в конце такта наполнения.
/>,
где pr– давление остаточных газов в конце такта наполнения. Принимаем:
/>.
Степеньподогрева свежей смеси в процессе наполнения /> условно характеризует результатсуммарного теплообмена смеси со стенками цилиндра и донышком поршня, а такжепонижение температуры за счет испарения топлива.
При />,/>. Тогда:
/>.
Послеподстановки найденных и полученных величин получим
/>.
4. Определяемкоэффициент остаточных газов
/>,
где /> - температура остаточных газов.
Примем />, тогда:
/>.
5. Находимтемпературу газов в конце такта впуска
/>.1.4Расчет процесса сжатия
Цель расчетапроцесса сжатия – определение давления /> и температуры /> газов в конце этогопроцесса.
1. Давление вконце такта сжатия:
/>
2.Температура в конце такта сжатия:
/>1.5Расчет процесса сгорания
Цель расчетапроцесса сгорания – определение максимальных значений давления /> и температуры /> газов присгорании топлива.
1.Температура /> газовопределим из уравнения сгорания, полученного на основании первого принципатермодинамики:
/>,
где /> - низшая теплота сгорания топлива сучетом условий, при которых протекает процесс сгорания.
/>;
/> - коэффициентэффективного выделения теплоты. Примем />;
/> – теоретическинеобходимое количество воздуха для сгорания /> топлива.
/>
Действительноеколичество воздуха для сгорания 1кг топлива будет составлять:
/>.
/> -действительный коэффициент молекулярного изменения, где /> - химический коэффициент молекулярногоизменения.
Для случая /> определяем
/>.
Тогда:
/>.
/> - средняя молярнаятеплоемкость газов в интервале температур от 0 до />.
/>
Тогда
/>.
/>
Подставим всеизвестные величины в исходное уравнение:
/>
Решим данноеуравнение с помощью программного пакета MathCAD 13.
/>
Расчеттемпературы /> впакете MathCAD 13
В результатеполучим: />, />
2. Определиммаксимальное давление сгорания
/>/>1.6 Расчёт процесса расширения
Цель расчётапроцесса расширения – определение давления /> и температуры /> в конце тактарасширения.
1. Находимдавление в конце такта расширения:
/>
2.Находимтемпературу в конце такта расширения:
/>1.7Определение индикаторных параметров двигателя
1.Индикаторное давление
/>,
где /> - коэффициентполноты (скругления) индикаторной диаграммы. Примем />.
/> - степеньповышения давления.
Тогда:
/>
2. Определяеминдикаторный КПД.
/>
3. Удельныйиндикаторный расход топлива равен
/>.1.8Определение эффективных параметров двигателя
1. Среднееэффективное давление
/>,
где /> -коэффициент, оценивающий долю индикаторной мощности, затраченной на приводнагнетателя.
ЭффективныйКПД нагнетателя:
/>
/> - теоретическинеобходимое количество воздуха для сгорания 1кг топлива, />.
Тогда
/>.
Среднеедавление механических потерь /> характеризует мощность,затраченную на преодоление сил трения, на привод вспомогательных механизмов иагрегатов и на “насосные” потери.
Дляопределения /> пользуютсяэмпирическими уравнениями, полученными на основании экспериментальных данных.
/>,
где />
/>
Среднееэффективное давление:
/>
2.Механический КПД
/>
3. Значениеэффективного КПД
/>
4. Удельныйэффективный расход топлива
/>1.9Определение геометрических параметров двигателя
1. Рабочийобъем цилиндра двигателя
/>
2. Определяемдиаметр цилиндра /> и ход поршня />. Обозначим отношение />. Тогда />, откуда />.
Значение mпринимаем по прототипу />.
/>.
3. Ход поршня/>.
4. Общийрабочий объем двигателя />
5. Проверяемправильность расчетов основных размеров двигателя
/>.
2. Динамический расчет
Цельдинамического расчета состоит в построении по данным теплового расчетаиндикаторной диаграммы и нахождении сил, действующих на все звеньякривошипно-шатунного механизма.
Выполнениединамического расчета авиационного поршневого двигателя связано с довольнобольшим объемом расчетной работы, поэтому целесообразно проводить его на ЭВМ.Особенность такого расчета – учет в нем главного динамического эффекта,создаваемого прицепными механизмами, — сил второго порядка. Динамический расчетзвездообразного двигателя без учета этих сил неприемлем, поскольку при этомсоздается ложное впечатление об уравновешенности механизма и о запасахпрочности коленчатого вала, редуктора и воздушного винта.2.1Допущения
1. Учитываемтолько силы избыточного давления газов на поршень и силы инерции КШМ.
2.Индикаторные диаграммы во всех цилиндрах считаем одинаковыми. Теоретическиедиаграммы корректируем только в точке, соответствующей концу сгорания.
В концесжатия и расширения диаграммы не корректируем. Считаем, что в течение насосныхходов газовые силы пренебрежимо малы по сравнению с силами инерции КШМ. Поэтомув тактах всасывания и выхлопа газовые силы считаем равными нулю.
3.Предполагаем геометрическое подобие деталей КШМ проектируемого двигателя ипрототипа.
4. Длярасчета сил инерции реальное распределение масс в КШМ приводим к расчетнойсхеме, в которой все массы считаем точечными, сосредоточенными на осяхпоршневых пальцев и оси шатунной шейки коленчатого вала.
5.Приведенные массы поступательно-движущихся частей в цилиндре с главным иприцепным шатунами считаем одинаковыми.
6. Отличия вкинематике и динамике прицепных механизмов от центрального не учитываем вплотьдо заключительного этапа динамического расчета. На заключительном этапединамического расчета учитываем главный динамический эффект, создаваемыйприцепными механизмами.
2.2Определение основных размеров КШМ
Схемакривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами показана на рисунке 2.
/>
Рисунок 2Схема кривошипно-шатунного механизма с прицепными шатунами.
Ход поршня /> и радиускривошипа /> найденыв тепловом расчете.
Основныеразмеры центрального КШМ вполне определяются радиусом /> и длиной шатуна />. Отношение /> принимаемтаким же как и у прототипа, />. Тогда длина шатуна:
/>.
Угол прицепа:
/>
Радиусыприцепов /> прицепныхшатунов в различных цилиндрах неодинаковы. Из условия геометрического подобияследует, что
/>.
Взвездообразных двигателях при одинаковой длине прицепных шатунов всегдаминимальным получается радиус прицепа шатунов, которые работают в цилиндрах,противоположных главному. Для семицилиндровых двигателей – это 4-й и 5-йцилиндры. Длину прицепного шатуна определяем по формуле:
/>,
где /> - угол междуплоскостью симметрии главного шатуна и rmin.
/>.
Радиусостальных прицепов находим по формуле:
/>, где />.
/>
Результатырасчета сводим в таблицу 1
Таблица 1Радиусы прицепов шатунов
/> 1 2 3
/> 0,078 0,79 0,076 2.3Разнос масс КШМ с прицепными шатунами
1. Каждыйприцепной шатун заменяют двумя массами, одна из которых /> сосредотачивается наоси поршневого пальца, а другая /> – на оси прицепного шатуна.
2. Под“приведенным” главным шатуном (рисунок 3) понимают собственно главный шатунплюс массы пальцев прицепных шатунов /> и массы />, сосредоточенные на осях этихпальцев. Обозначим/>; />. Приведенный главный шатунзаменяем массами МПШ, сосредоточенной на оси поршневого пальца, и />,сосредоточенной на оси шатунной шейки. Величины /> и /> определяем из формул:
/>,
/>.
/>
Рисунок 3 –Схема приведения масс главного шатуна.
3.Приведенная масса поступательно-движущихся частей.
Эта массаразлична в цилиндрах с главным шатуном и с прицепным.
В цилиндре сприцепным шатуном
/>,
где /> – массакомплекта поршня;
/> – часть массыприцепного шатуна, отнесенная к оси поршневого пальца.
В цилиндре сглавным шатуном
/>
4.Приведенная масса вращательно-движущихся частей
/>,
где /> — массавращательно-движущихся частей;
/> -часть массы шатуна;
/>– приведеннаямасса кривошипа.2.4Силы инерции
Силы инерциипоступательно-движущихся масс переменны по величине и направлению и действуютпо осям цилиндров. Силу инерции в цилиндре с главным шатуном находят изуравнения:
/>,
а силуинерции в цилиндре с прицепным шатуном – из уравнения:
/>,
где /> - ускорениямасс /> и />.
Силы инерциивращательно-движущихся масс находят по формулам:
/>,
/>.
Силы />, постоянные помодулю, приложены к оси шатунной шейки и направлены по радиусу кривошипа.
2.5Построение верхней петли индикаторной диаграммы
Согласнопринятым ранее допущениям считаем, что в такте наполнения и выхлопа разностьабсолютных давлений в цилиндре и картере равна нулю. Абсолютные давления втактах сжатия и расширения меняются по политропам. Сгорание происходит припостоянном объеме. В конце сгорания давление составляет 0.85 от расчетного.Расширение заканчивается скачкообразным падением давления в НМТ от расчетного /> до давления вкартере />.
Такимобразом, расчету подлежат только давления в ходе расширения и сжатия,определяемые по формуле:
/>,
где /> - давление в НМТ;
/> – полный объемцилиндра,
/>
/> – текущийобъем над поршнем,
/>,
где />
/> – показательполитропы (в процессе сжатия />, в процессе расширения />). Послеподстановки получим:
/>.
Вычислениявыполнены с помощью пакета Microsoft EXCEL, полученные данные занесены втаблицу 1
Таблица 1 –Давления и объемы в ходе расширения и сжатияСжатие Расширение
/>
/>
/>
/>
/>
/> 180 89267 0,00312 360 1119735 0,00048 190 86819 0,00318 370 862225 0,00058 200 80365 0,00337 380 488627 0,00089 210 72102 0,00365 390 273784 0,00136 220 64068 0,00399 400 167575 0,00196 230 57477 0,00432 410 113280 0,00261 240 52823 0,00460 420 83752 0,00327 250 50251 0,00477 430 66934 0,00386 260 49855 0,00480 440 57259 0,00433 270 51896 0,00466 450 52023 0,00465 280 57000 0,00435 460 49884 0,00480 290 66478 0,00388 470 50197 0,00478 300 82961 0,00329 480 52692 0,00461 310 111869 0,00264 490 57271 0,00433 320 164913 0,00198 500 63797 0,00400 330 268448 0,00138 510 71794 0,00367 340 477973 0,00090 520 80081 0,00338 350 847071 0,00059 530 86642 0,00319 360 1119735 0,00048 540 89265 0,00312
2.6Суммарная сила, действующая на поршень
Под суммарнойсилой, действующей на поршень, понимают сумму газовой силы и силы инерции
/>,
где /> - сила давления газов на поршень, />
/> - абсолютное давление вцилиндре,
/> - абсолютное давление вкартере,
/> - сила инерциипоступательно-движущихся масс.2.7Силы, действующие в центральном КШМ
В центральномКЩМ действуют силы, показанные на рисунке 4. Причем они имеют положительныезначения. При направлении, противоположном указанному, силы считаютотрицательными. Они равны:
/>,
/>,
/>,
/>,
/>.
/>
Рисунок 4 –Силы, действующие в центральном КШМ.2.8Суммарные радиальные и окружные силы действующие на шатунную шейку
На шатуннуюшейку звездообразного двигателя действуют силы каждого цилиндра одновременно.Складываясь, они дают суммарную радиальную силу /> и суммарную касательную силу />. Для получения/> и /> нужно сложитьсилы />, азатем силы /> каждогоцилиндра, действующие в каждый момент поворота кривошипа коленчатого вала.
Посколькуиндикаторный процесс во всех цилиндрах предполагают одинаковым и силы инерцииодинаковы, то силы /> и /> в различных цилиндрах оказываютсясдвинутыми одна относительно другой по фазе на угол />.
На шейкукривошипа дополнительно к /> действует в радиальномнаправлении центробежная сила /> вращательно-движущихся массшатуна />.
На щекиколенчатого вала действует в радиальном направлении дополнительно к силе /> центробежнаясила />,возникшая в результате вращения массы />.
Динамический расчет выполнен на ЭВМ. Это позволило значительноупростить процедуру расчета, а вместе с тем и повысить его точность. Результатывычисления суммарных окружных и радиальных сил отображены в таблице 2; полныхсил, действующих на шатунную шейку в окружном и в радиальном направлениях – втаблице 3.
Результаты расчета избыточного (Р) и абсолютного (PR) давлениягазов на поршень, силы инерции поступательно-движущихся частей (F), силы,действующей по оси цилиндра (PS), нормально к оси цилиндра (NS), окружной силы отодного цилиндра (Т) и радиальной силы от одного цилиндра (ZS) помещены в таблице4.
Параметры ввода
Число цилиндров 7
Число однорядных звезд, />.
Число прицепных шатунов, />.
Частота вращения коленчатого вала, />.
Степень сжатия, />.
Ход поршня, />.
Диаметр цилиндра, />.
Отношение радиуса к длине главного шатуна, />.
Радиус прицепа шатунов, />.
Давление в конце pасшиpения, />.
Давление в конце наполнения, />.
Атмосферное давление, />.
Показатель политpопы сжатия, />.
Показатель политpопы pасшиpения, />.
Таблица 2 – Суммарные окружные и радиальные силы.
-----------------------------------------------
| TC | ZC | ZCD |
-----------------------------------------------
| 24334.54000| -28539.68000| -28539.68000|
| 16694.21000| -34419.33000| -34419.33000|
| 10324.36000| -34938.66000| -28069.61000|
| 8007.59900| -25581.32000| -25581.32000|
| 9021.97900| -24514.77000| 27376.85000|
| 26920.21000| 28033.34000| 28033.34000|
| 33954.51000| 4737.10500| 4564.03100|
| 31262.81000| -15762.70000| -15762.70000|
-----------------------------------------------
Таблица 3 — Полные силы действующие на шатунную шейку
в окружном и в радиальном направлениях.
| Угол| TSI | ZSI | ZSID |
--------------------------------------------------------
|.00|.24335E+05 | -.20928E+05 | -.20928E+05 |
| 12.86|.15000E+05 | -.26998E+05 | -.26998E+05 |
| 25.71|.70217E+04 | -.28081E+05 | -.21212E+05 |
| 38.57|.32616E+04 | -.19630E+05 | -.19630E+05 |
| 51.43|.30707E+04 | -.19769E+05 |.32123E+05 |
| 64.29|.20062E+05 |.31336E+05 |.31336E+05 |
| 77.14|.26533E+05 |.64309E+04 |.62579E+04 |
| 90.00|.23651E+05 | -.15763E+05 | -.15763E+05 |
|102.86|.16913E+05 | -.30233E+05 | -.30233E+05 |
|115.71|.98361E+04 | -.37722E+05 | -.37722E+05 |
|128.57|.43731E+04 | -.39685E+05 | -.32816E+05 |
|141.43|.32616E+04 | -.31533E+05 | -.31533E+05 |
|154.29|.57193E+04 | -.31373E+05 |.20519E+05 |
|167.14|.25226E+05 |.20612E+05 |.20612E+05 |
|180.00|.33954E+05 | -.28748E+04 | -.30479E+04 |
|192.86|.32957E+05 | -.23184E+05 | -.23184E+05 |
|205.71|.27637E+05 | -.35398E+05 | -.35398E+05 |
|218.57|.21440E+05 | -.40371E+05 | -.40371E+05 |
|231.43|.16276E+05 | -.39685E+05 | -.32816E+05 |
|244.29|.14866E+05 | -.28884E+05 | -.28884E+05 |
|257.14|.16443E+05 | -.26209E+05 |.25683E+05 |
|270.00|.34532E+05 |.28033E+05 |.28033E+05 |
|282.86|.41376E+05 |.64309E+04 |.62578E+04 |
|295.71|.38121E+05 | -.12460E+05 | -.12460E+05 |
|308.57|.30286E+05 | -.23794E+05 | -.23794E+05 |
|321.43|.21440E+05 | -.28468E+05 | -.28468E+05 |
|334.29|.13627E+05 | -.28081E+05 | -.21212E+05 |
|347.14|.97015E+04 | -.18160E+05 | -.18160E+05 |
|360.00|.90220E+04 | -.16903E+05 |.34989E+05 |
|372.86|.25226E+05 |.35454E+05 |.35454E+05 |
|385.71|.30652E+05 |.11595E+05 |.11422E+05 |
|398.57|.26517E+05 | -.98114E+04 | -.98114E+04 |
|411.43|.18383E+05 | -.23794E+05 | -.23794E+05 |
|424.29|.98361E+04 | -.31117E+05 | -.31117E+05 |
|437.14|.29033E+04 | -.33245E+05 | -.26376E+05 |
|450.00|.39568E+03 | -.25581E+05 | -.25581E+05 |
|462.86|.16009E+04 | -.26209E+05 |.25683E+05 |
|475.71|.20062E+05 |.24731E+05 |.24731E+05 |
|488.57|.28003E+05 | -.87905E+01 | -.18186E+03 |
|501.43|.26517E+05 | -.21714E+05 | -.21714E+05 |
|514.29|.21032E+05 | -.35398E+05 | -.35398E+05 |
|527.14|.15000E+05 | -.41840E+05 | -.41840E+05 |
|540.00|.10324E+05 | -.42551E+05 | -.35682E+05 |
|552.86|.97013E+04 | -.33002E+05 | -.33002E+05 |
|565.71|.12325E+05 | -.31373E+05 |.20519E+05 |
|578.57|.31666E+05 |.22082E+05 |.22082E+05 |
|591.43|.39906E+05 | -.89038E+01 | -.18198E+03 |
|604.29|.38121E+05 | -.19065E+05 | -.19065E+05 |
|617.14|.31756E+05 | -.30234E+05 | -.30234E+05 |
|630.00|.24306E+05 | -.34419E+05 | -.34419E+05 |
|642.86|.17745E+05 | -.33245E+05 | -.26376E+05 |
|655.71|.14866E+05 | -.22279E+05 | -.22279E+05 |
|668.57|.14973E+05 | -.19769E+05 |.32123E+05 |
|681.43|.31666E+05 |.33985E+05 |.33985E+05 |
|694.29|.37257E+05 |.11595E+05 |.11422E+05 |
|707.14|.32957E+05 | -.83416E+04 | -.83416E+04 |
|720.00|.24335E+05 | -.20928E+05 | -.20928E+05 |
Таблица 4 – Результаты расчета давлений и сил.
Такт впуска
-------------------------------------------------------------------------------------
| Угол |Давлен. Р | Сила PR |Сила ин. F|Сум.силаPS| Сила NS|Окp.сила T|Pад.сила Z|
-------------------------------------------------------------------------------------
|.00|.0000E+00|.0000E+00|-.1295E+05|-.1295E+05|.0000E+00|.0000E+00|-.1295E+05|
| 12.86|.0000E+00|.0000E+00|-.1242E+05|-.1242E+05|-.7559E+03|-.3501E+04|-.1194E+05|
| 25.71|.0000E+00|.0000E+00|-.1090E+05|-.1090E+05|-.1300E+04|-.5900E+04|-.9254E+04|
| 38.57|.0000E+00|.0000E+00|-.8572E+04|-.8572E+04|-.1481E+04|-.6502E+04|-.5779E+04|
| 51.43|.0000E+00|.0000E+00|-.5725E+04|-.5725E+04|-.1251E+04|-.5256E+04|-.2592E+04|
| 64.29|.0000E+00|.0000E+00|-.2682E+04|-.2682E+04|-.6807E+03|-.2712E+04|-.5506E+03|
| 77.14|.0000E+00|.0000E+00|.2385E+03|.2385E+03|.6585E+02|.2472E+03|-.1113E+02|
| 90.00|.0000E+00|.0000E+00|.2777E+04|.2777E+04|.7882E+03|.2777E+04|-.7882E+03|
|102.86|.0000E+00|.0000E+00|.4766E+04|.4766E+04|.1316E+04|.4354E+04|-.2344E+04|
|115.71|.0000E+00|.0000E+00|.6146E+04|.6146E+04|.1560E+04|.4860E+04|-.4072E+04|
|128.57|.0000E+00|.0000E+00|.6961E+04|.6961E+04|.1521E+04|.4494E+04|-.5529E+04|
|141.43|.0000E+00|.0000E+00|.7336E+04|.7336E+04|.1267E+04|.3583E+04|-.6526E+04|
|154.29|.0000E+00|.0000E+00|.7434E+04|.7434E+04|.8868E+03|.2427E+04|-.7083E+04|
|167.14|.0000E+00|.0000E+00|.7416E+04|.7416E+04|.4514E+03|.1210E+04|-.7331E+04|
|180.00|.0000E+00|.0000E+00|.7396E+04|.7396E+04|.4638E-02|.1170E-01|-.7396E+04|
-------------------------------------------------------------------------------------
Такт сжатия
-------------------------------------------------------------------------------------
| Угол |Давлен. Р | Сила PR |Сила ин. F|Сум.силаPS| Сила NS|Окp.сила T|Pад.сила Z|
-------------------------------------------------------------------------------------
|180.00|.8927E+05|.1731E+03|.7396E+04|.7569E+04|.5239E-02|.1378E-01|-.7569E+04|
|192.86|.9021E+05|.1897E+03|.7416E+04|.7606E+04|-.4629E+03|-.1241E+04|-.7518E+04|
|205.71|.9315E+05|.2416E+03|.7434E+04|.7676E+04|-.9157E+03|-.2505E+04|-.7313E+04|
|218.57|.9843E+05|.3351E+03|.7336E+04|.7671E+04|-.1325E+04|-.3747E+04|-.6824E+04|
|231.43|.1067E+06|.4817E+03|.6961E+04|.7443E+04|-.1626E+04|-.4805E+04|-.5912E+04|
|244.29|.1192E+06|.7014E+03|.6146E+04|.6847E+04|-.1738E+04|-.5415E+04|-.4536E+04|
|257.14|.1375E+06|.1026E+04|.4766E+04|.5792E+04|-.1599E+04|-.5291E+04|-.2848E+04|
|270.00|.1649E+06|.1510E+04|.2777E+04|.4287E+04|-.1217E+04|-.4287E+04|-.1217E+04|
|282.86|.2063E+06|.2241E+04|.2386E+03|.2480E+04|-.6847E+03|-.2570E+04|-.1157E+03|
|295.71|.2702E+06|.3371E+04|-.2682E+04|.6883E+03|-.1747E+03|-.6960E+03|.1413E+03|
|308.57|.3705E+06|.5143E+04|-.5725E+04|-.5817E+03|.1271E+03|.5340E+03|-.2633E+03|
|321.43|.5265E+06|.7900E+04|-.8572E+04|-.6723E+03|.1161E+03|.5100E+03|-.4532E+03|
|334.29|.7503E+06|.1185E+05|-.1090E+05|.9563E+03|-.1141E+03|-.5177E+03|.8121E+03|
|347.14|.9975E+06|.1622E+05|-.1242E+05|.3803E+04|-.2314E+03|-.1072E+04|.3656E+04|
|360.00|.1117E+07|.1834E+05|-.1295E+05|.5387E+04|-.1026E-01|-.4786E-01|.5387E+04|
Такт сгорания
-------------------------------------------------------------------------------------
| Угол |Давлен. Р | Сила PR |Сила ин. F|Сум.силаPS| Сила NS|Окp.сила T|Pад.сила Z|
-------------------------------------------------------------------------------------
|360.00|.4054E+07|.7023E+05|-.1295E+05|.5728E+05|-.7929E-01|-.3724E+00|.5728E+05|
|372.86|.4298E+07|.7454E+05|-.1242E+05|.6212E+05|.3781E+04|.1751E+05|.5972E+05|
|385.71|.3308E+07|.5706E+05|-.1090E+05|.4616E+05|.5507E+04|.2499E+05|.3920E+05|
|398.57|.2390E+07|.4082E+05|-.8572E+04|.3225E+05|.5571E+04|.2446E+05|.2174E+05|
|411.43|.1731E+07|.2918E+05|-.5725E+04|.2345E+05|.5124E+04|.2153E+05|.1062E+05|
|424.29|.1295E+07|.2148E+05|-.2683E+04|.1880E+05|.4770E+04|.1900E+05|.3858E+04|
|437.14|.1011E+07|.1645E+05|.2384E+03|.1669E+05|.4609E+04|.1730E+05|-.7789E+03|
|450.00|.8227E+06|.1313E+05|.2777E+04|.1591E+05|.4515E+04|.1591E+05|-.4515E+04|
|462.86|.6964E+06|.1090E+05|.4766E+04|.1567E+05|.4326E+04|.1431E+05|-.7704E+04|
|475.71|.6104E+06|.9383E+04|.6146E+04|.1553E+05|.3941E+04|.1228E+05|-.1029E+05|
|488.57|.5517E+06|.8345E+04|.6961E+04|.1531E+05|.3344E+04|.9882E+04|-.1216E+05|
|501.43|.5122E+06|.7646E+04|.7336E+04|.1498E+05|.2588E+04|.7318E+04|-.1333E+05|
|514.29|.4868E+06|.7199E+04|.7434E+04|.1463E+05|.1746E+04|.4776E+04|-.1394E+05|
|527.14|.4727E+06|.6949E+04|.7416E+04|.1437E+05|.8743E+03|.2344E+04|-.1420E+05|
|540.00|.4682E+06|.6869E+04|.7396E+04|.1427E+05|.2962E-01|.8129E-01|-.1427E+05|
-------------------------------------------------------------------------------------
Такт выхлопа
-------------------------------------------------------------------------------------
| Угол |Давлен. Р | Сила PR |Сила ин. F|Сум.силаPS| Сила NS|Окp.сила T|Pад.сила Z|
-------------------------------------------------------------------------------------
|540.00|.0000E+00|.0000E+00|.7396E+04|.7396E+04|.1536E-01|.4214E-01|-.7396E+04|
|552.86|.0000E+00|.0000E+00|.7416E+04|.7416E+04|-.4513E+03|-.1210E+04|-.7331E+04|
|565.71|.0000E+00|.0000E+00|.7434E+04|.7434E+04|-.8868E+03|-.2427E+04|-.7083E+04|
|578.57|.0000E+00|.0000E+00|.7336E+04|.7336E+04|-.1267E+04|-.3583E+04|-.6526E+04|
|591.43|.0000E+00|.0000E+00|.6961E+04|.6961E+04|-.1521E+04|-.4494E+04|-.5529E+04|
|604.29|.0000E+00|.0000E+00|.6146E+04|.6146E+04|-.1560E+04|-.4860E+04|-.4072E+04|
|617.14|.0000E+00|.0000E+00|.4766E+04|.4766E+04|-.1316E+04|-.4354E+04|-.2344E+04|
|630.00|.0000E+00|.0000E+00|.2777E+04|.2777E+04|-.7882E+03|-.2777E+04|-.7882E+03|
|642.86|.0000E+00|.0000E+00|.2386E+03|.2386E+03|-.6588E+02|-.2473E+03|-.1114E+02|
|655.71|.0000E+00|.0000E+00|-.2682E+04|-.2682E+04|.6807E+03|.2712E+04|-.5505E+03|
|668.57|.0000E+00|.0000E+00|-.5725E+04|-.5725E+04|.1251E+04|.5256E+04|-.2592E+04|
|681.43|.0000E+00|.0000E+00|-.8572E+04|-.8572E+04|.1481E+04|.6502E+04|-.5779E+04|
|694.29|.0000E+00|.0000E+00|-.1090E+05|-.1090E+05|.1300E+04|.5900E+04|-.9254E+04|
|707.14|.0000E+00|.0000E+00|-.1242E+05|-.1242E+05|.7560E+03|.3501E+04|-.1194E+05|
|720.00|.0000E+00|.0000E+00|-.1295E+05|-.1295E+05|.2237E-01|.1066E+00|-.1295E+05|
-------------------------------------------------------------------------------------
3. Уравновешивание двигателя
Силы инерциивращательно движущихся масс в однорядной звезде как и в одноцилиндровомдвигателе, неуравновешенны и уравновешиваются противовесами:
/>,
где:
— центробежнаясила вращающихся частей равна: />
— силаинерции от неуравновешенных частей равна:
/>
Тогдаполучим, что
/>
Рассмотримвопрос уравновешивания сил инерции поступательно движущихся масс.
Если исходитьиз положения, что все шатуны в двигателе центральные, то силы /> и /> всех цилиндров соответственно равны. Вэтом случае результирующая сила инерции первого порядка />будет представлять собойпостоянный по величине вектор, приложенный к шатунной шейке коленчатого вала ивращающийся вместе с коленом. Он равен
/>/>,
где /> - поступательно движущаяся масса,относящаяся к одному цилиндру, />;
Z – числоцилиндров в одной звезде.
Тогда />. — боковойцилиндр.
Такую силулегко уравновесить, добавив к противовесам соответствующую массу.
Результирующийвектор сил инерции второго порядка равен нулю, т.е. по силам /> самоуравновешивание обеспечивается.
Вдействительности же вследствие разницы в массах шатунов и в кинематике поршнейглавного и боковых цилиндров результирующий вектор сил инерции первого порядкане постоянный по величине, а содержит переменную составляющую; конец вектораописывает эллипс, большая ось которого совпадает с направлением оси главногоцилиндра. Амплитуда переменной составляющей
/>,
где /> - разность поступательно движущихся массглавного и бокового цилиндра: />,
Тогда в момент /> /> равна:
/>
/>
Рисунок 5 – Результирующий вектор сил инерции первого порядка.
4. Расчет на прочностьколенчатого вала
Коленчатыйвал служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней вцилиндрах двигателя во вращательное движение и для преобразования силы давлениягазов на поршни – в крутящий момент.
Коленчатыйвал воспринимает всю избыточную мощность, развиваемую газами в цилиндрах, ипередает ее на винт, который является основным потребителем мощности двигателя,на нагнетатель, механизм газораспределения, агрегаты.4.1 Силы,действующие на колено коленчатого вала
При работедвигателя колено вала нагружается следующими силами (рисунок 6)
/>
Рисунок 6 –Силовое нагружение колена
1) Вплоскости колена действует сила Z
2)Перпендикулярно к плоскости колена действует сила Т
3) Вплоскости колена действует сила инерции от вращающихся масс шатуна:
/>; />;
/>, (смотри рисунок7)
где />
/>
/>
Тогда />
/>
/>
Рисунок 7 –Разнос масс шатуна
4) Вплоскости колена действует сила инерции от массы шатунной шейки />
/>
(Всенеобходимые объемы соответствующих частей деталей и радиусы их центров массопределены по твердотельной модели исполненной в пакете Solid Works)
5) Вплоскости колена действуют силы инерции от масс щек />.
/>
6) Вплоскости колена действуют силы инерции противовесов РПР.
/>
7) От сил,действующих в плоскости колена, на опорах колена возникают реакции />. В случаесимметричного колена
/>.
/>
8) От силы /> на опорахколена возникают реакции />, действующие перпендикулярно кплоскости колена. В случае симметричного колена />.
Силы Т, Z,реакции /> и/> переменныпо величине и направлению и меняются в зависимости от угла поворота колена.Расчет этих сил реакции приведен в таблице 5.4.2Определение запаса прочности в шатунной шейке
Напряжения врасчетном сечении шатунной шейки при любом положении кривошипа можноопределить, если колено рассматривать, как разрезную двухопорную балку. Этозначит, что каждое колено мысленно вырезается двумя сечениями, проходящимичерез середины коренных подшипников, и рассматривается как балка на двух опорах(рисунок 8)
/>
Рисунок 8 –Расчетная модель шатунной шейки
Очевидно, чтонаиболее напряженным сечением шатунной шейки будет сечение, лежащее посерединешейки.
Разрезаемшатунную шейку посередине, отбрасываем правую часть, закрепляем левую часть порасчетному сечению и определяем напряжения от оставшихся сил и моментов,включая и силы реакций опор:
а) от сил,действующих в плоскости колена, расчетное сечение нагружается изгибающиммоментом:
/>;
б) от сил,действующих в плоскости, перпендикулярной к плоскости колена, расчетное сечениенагружается изгибающим моментом:
/>
/>
Рисунок 7 –Твердотельная модель коленчатого вала (фрагмент)
Опасные точкишатунной шейки расположены у масляного отверстия (смотри рисунок 7.). Если егоось составляет с плоскостью колена угол g (g=300º, так как приэтом положении силы Т и Z минимальны), то изгибающий момент в плоскости,проходящей через ось масляного отверстия, равен:
/>
Знак “-”показывает, что момент /> вызывает у края отверстия напряжениясжатия.
Таблица 5 –Результаты расчетаα T, Н Z, Н
/>, Н
/>, Н
/>/>
/>,/>
My/>
/>,/>
/>/>
/>,/> -2950 21119 395 197 15 12,86 -3501 -11940 -1751 21624 400 -228 3 -133 -5 25,71 -5900 -9254 -2950 22967 413 -384 -125 -9 -224 -8 38,57 -6502 -5779 -3251 24705 431 -423 -151 -11 -247 -9 51,43 -5256 -2592 -2628 26298 447 -342 -73 -5 -199 -7 64,29 -2712 -551 -1356 27319 457 -176 76 6 -103 -4 77,14 247 -11 124 27588 460 16 244 18 9 90,00 2777 -788 1389 27200 456 181 384 28 105 4 102,86 4354 -2344 2177 26422 448 283 469 35 165 6 115,71 4860 -4072 2430 25558 439 316 493 37 184 7 128,57 4494 -5529 2247 24830 432 292 469 35 171 6 141,43 3583 -6526 1792 24331 427 233 415 31 136 5 154,29 2427 -7083 1214 24053 424 158 349 26 92 3 167,14 1210 -7331 605 23929 423 79 280 21 46 2 180,00 -7396 23896 423 211 16 180,00 -7569 23810 422 211 16 192,86 -1241 -7518 -621 23835 422 -81 141 10 -47 -2 205,71 -2505 -7313 -1253 23938 423 -163 70 5 -95 -4 218,57 -3747 -6824 -1874 24182 425 -244 2 -142 -5 231,43 -4805 -5912 -2403 24638 430 -312 -55 -4 -182 -7 244,29 -5415 -4536 -2708 25326 437 -352 -86 -6 -205 -8 257,14 -5291 -2848 -2646 26170 445 -344 -75 -6 -201 -7 270,00 -4287 -1217 -2144 26986 453 -279 -15 -1 -163 -6 282,86 -2570 -116 -1285 27536 459 -167 85 6 -98 -4 295,71 -696 141 -348 27665 460 -45 191 14 -26 -1 308,57 534 -263 267 27462 458 35 259 19 20 1 321,43 510 -453 255 27367 457 33 257 19 19 1 334,29 -518 812 -259 28000 464 -34 203 15 -20 -1 347,14 -1072 3656 -536 29422 478 -70 179 13 -41 -2 360,00 5387 30288 486 243 18 360,00 57280 56234 746 373 28 372,86 17510 59720 8755 57454 758 1138 1365 101 665 25 385,71 24990 39200 12495 47194 656 1624 1734 128 948 35 398,57 24460 21740 12230 38464 568 1590 1661 123 928 34 411,43 21530 10620 10765 32904 513 1399 1468 109 817 30 424,29 19000 3858 9500 29523 479 1235 1309 97 721 27 437,14 17300 -779 8650 27205 456 1125 1202 89 657 24 450,00 15910 -4515 7955 25337 437 1034 1114 83 604 22 462,86 14310 -7704 7155 23742 421 930 1016 75 543 20 475,71 12280 -10290 6140 22449 408 798 895 66 466 17 488,57 9882 -12160 4941 21514 399 642 756 56 375 14 501,43 7318 -13330 3659 20929 393 476 608 45 278 10 514,29 4776 -13940 2388 20624 390 310 464 34 181 7 527,14 2344 -14200 1172 20494 389 152 326 24 89 3 540,00 -14270 20459 388 194 14 540,00 -7396 23896 423 211 16 552,86 -1210 -7331 -605 23929 423 -79 143 11 -46 -2 565,71 -2427 -7083 -1214 24053 424 -158 75 6 -92 -3 578,57 -3583 -6526 -1792 24331 427 -233 12 1 -136 -5 591,43 -4494 -5529 -2247 24830 432 -292 -37 -3 -171 -6 604,29 -4860 -4072 -2430 25558 439 -316 -54 -4 -184 -7 617,14 -4354 -2344 -2177 26422 448 -283 -21 -2 -165 -6 630,00 -2777 -788 -1389 27200 456 -181 71 5 -105 -4 642,86 -247 -11 -124 27588 460 -16 216 16 -9 655,71 2712 -551 1356 27319 457 176 381 28 103 4 668,57 5256 -2592 2628 26298 447 342 519 38 199 7 681,43 6502 -5779 3251 24705 431 423 581 43 247 9 694,29 5900 -9254 2950 22967 413 384 539 40 224 8 707,14 3501 -11940 1751 21624 400 228 397 29 133 5 720,00 -12950 21119 395 197 15 /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> /> />
Определивизгибающий момент в опасной точке сечения, легко вычислить напряжение в этойточке:
/>,
где /> - момент сопротивления изгибу.
Касательныенапряжения от скручивающего момента
/>,
где />,
/>.
Амплитудныенапряжения циклов:
/>;
/>.
Зная пределусталости материала вала, определим запас прочности по нормальным и касательнымнапряжениям:
/>, />,
где /> — коэффициент, учитывающий влияниеконцентрации напряжений при переменных нормальных напряжениях;
/> - коэффициент,учитывающий влияние размеров детали при переменных нормальных напряжениях;
/> — коэффициент,учитывающий влияние концентрации напряжений при переменных касательныхнапряжениях;
/> - коэффициент,учитывающий влияние размеров детали при переменных касательных напряжениях.
Для шееквалов у края смазочных отверстий />/>.
Тогда
/>, />
Суммарныйзапас прочности
/>
Такимобразом, необходимый запас прочности по нормальным и касательным напряжениямдля шатунной шейки обеспечивается.4.3Определение запаса прочности в коренной шейке
В кореннойшейке определяются только касательные напряжения от действия крутящего момента />.
Касательныенапряжения от скручивающего момента />, где
/>
Величинакрутящего момента и касательных напряжений приведены в таблице 6.
Таблица 6 –Величина крутящего момента и касательных напряжений
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 -66,5 -1,1 -23,6 -0,4 332,7 5,7 -23,0 -0,4 -112,1 -1,9 -47,6 -0,8 474,8 8,1 -46,1 -0,8 -123,5 -2,1 -71,2 -1,2 464,7 7,9 -68,1 -1,2 -99,9 -1,7 -91,3 -1,6 409,1 7,0 -85,4 -1,5 -51,5 -0,9 -102,9 -1,8 361,0 6,2 -92,3 -1,6 4,7 0,1 -100,5 -1,7 328,7 5,6 -82,7 -1,4 52,8 0,9 -81,5 -1,4 302,3 5,2 -52,8 -0,9 82,7 1,4 -48,8 -0,8 271,9 4,6 -4,7 -0,1 92,3 1,6 -13,2 -0,2 233,3 4,0 51,5 0,9 85,4 1,5 10,1 0,2 187,8 3,2 99,9 1,7 68,1 1,2 9,7 0,2 139,0 2,4 123,5 2,1 46,1 0,8 -9,8 -0,2 90,7 1,5 112,1 1,9 23,0 0,4 -20,4 -0,3 44,5 0,8 66,5 1,1 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0 0,0
Зная пределусталости материала вала, определим запас прочности по касательнымнапряжениям:;
/>,
где:
/>,
/>
Такимобразом, запас прочности по касательным напряжениям для коренной шейкиобеспечивается.
5. Расчетпоршневого пальца
Расчетпроизводится на прочность от изгибающих моментов; на предельно допустимуюдеформацию (овализацию) во избежание заклинивания в верхней головке шатуна; наудельное давление на его трущихся поверхностях.
/>
Рисунок 8 –Модель поршневого пальца
При плавающемпальце для каждой точки его расчетного сечения возможен такой случай, когда вмомент действия максимального усилия (таковым обычно является />) она окажется либо взоне максимально растянутых, либо в зоне максимально сжатых волокон. Такимобразом, в каждой точке расчетного сечения напряжение может колебаться всоответствии с изменением нагрузки от /> до />, где />.
/>
Рисунок 9 –Схема нагружения поршневого пальца
Этот случайсимметричного цикла нагружения опасен с точки зрения прочности поршневогопальца и поэтому является расчетным.
Изгибающиймомент
/>
(где L –расстояние между серединами опорных участков в бобышках поршня, м; а – длинаверхней головки шатуна, м; Рс – сила, действующая на палец состороны поршня, Н, изменяем в пределах от /> до />, где
/>, где />
Масса поршня
/>
Значение /> в зависимости от угла поворота коленчатоговала приведены в таблица 7.
Таблица 7 –Значение /> в зависимости от углаповорота коленчатого вала
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/>
/> 0,00 -11831,50 51,43 -5235,48 102,86 4348,29 154,29 6791,70 12,86 -11347,48 64,29 -2456,71 115,71 5609,74 167,14 6775,33 25,71 -9958,18 77,14 209,64 128,57 6356,74 180,00 6756,88 38,57 -7835,03 90,00 2529,91 141,43 6700,84
/>
Тогда />
Среднеенапряжение рассматриваемого цикла равно нулю, а амплитуда цикла />. Момент сопротивленияпальца изгибу
/>.
/>
Запаспрочности пальца на изгиб определяется по выражению
/>,
гдекоэффициент фактора размерности /> для диаметра пальца 25мм составляет 0,92.
/> — коэффициент,учитывающий влияние концентрации напряжений (связанных с резким изменениемпоперечного сечения) при переменных нормальных напряжениях. Так как палец не имеетскачков поперечного сечения по всей своей длине, то принимаем />
Величина /> составляет 450 МПа. Тогда
/>
/>
Рисунок 10 –Схема овализации поршневого пальца
Так как поэтой формуле запас прочности поршневого пальца значительно занижен по сравнениюс действительным запасом, то полученный запас прочности является достаточнонадежным критерием оценки прочности.
Под действиемсилы РС палец овализируется (рисунок 10). В направлении действия РСдиаметр пальца уменьшается, в противоположном направлении – увеличивается. Какпоказали исследования Р.С. Кинасошвили, наибольшие напряжения при овализациивозникают в точках /> и /> и их величина
/>,
гдеξ=f(α), а α, в свою очередь равна
/>.
Графическаязависимость ξ=f(α) приведена в пособии [4]. По ней определяем />.
Тогда
/>
Так какдопустимое напряжение овализации лежит в пределах 230-270МПа [4], то запаспрочности по овализации обеспечивается.
Степеньовализацци задается обычно как увеличение внешнего диаметра в направлении,перпендикулярном приложению нагрузки. Это увеличение />определим по формуле Кинасошвили[4]:
/>
Полученнаястепень овализации не превышает допустимую (0,05мм), следовательно, условиенезаклинивания в верхней головке шатуна соблюдается.
Удельноедавление пальца на бобышки поршня:
/>, где b – длинаконтактирующей с пальцем поверхности бобышки
/>
Тогда какдопустимое удельное давление пальца на бобышки поршня составляет 50 МПа [4].
6. Расчет поршневых колец
При работепоршневое кольцо должно находиться в сжатом состоянии и создавать некоторое давлениена стенки цилиндра. Величина этого давления зависит как от упругой деформациикольца, сжатого в цилиндре, так и от размеров сечения кольца.
Если принять,что средний радиус кольца в свободном состоянии равен радиусу наружнойповерхности поршня (рисунок 10), то формула
/>
с учетомтого, что />/> обычно в 20-25раз меньше R принимает вид
/>.
Для чугунныхколец Е=82500МПа. Тогда
/>
/>
Рисунок 10 –Схема расположения и геометрические размеры кольца
Допускаемыенапряжения сжатия составляют 135-150МПа, поэтому запас прочности по напряжениямсжатия удовлетворяет требованиям прочности.
Расчет поршневогокольца сделан в предположении равномерного давления кольца на стенку цилиндра.Однако теоретическое и экспериментальное изучение условий работы кольцапоказало целесообразность изготовления кольца с неравномерной эпюрой давленияпо окружности. В частности, целесообразно увеличивать давление у замка.
Величиназазора в свободном состоянии
/>. В частномслучае при />
/>
7. Расчетприцепного шатуна
Производимрасчет на устойчивость прицепного шатуна.
Определимосевой момент инерции сечения прицепного шатуна.
/>,
где /> - момент инерции прямоугольника, наиболееудаленного от оси х-х (рисунок 11)
/>
Рисунок 11 – Расчетнаясхема прицепного шатуна
/>
/>
/>
Полнаяплощадь поперечного сечения (площадь брутто) составляет />
Минимальныйрадиус инерции
/>
Гибкость />, где n — коэффициент приведениядлины, зависящий от способа заделки стержня. Рассматриваем прицепной шатун какстержень с шарнирно закрепленными концами, при этом способе n=0,7.
Тогда />.
Так какявление продольного изгиба существует не только в пределах упругости, но и заними, то для определения критического напряжения нельзя пользоваться формулойЭйлера, так как она дает завышенные значения.
Теоретическоерешение задачи об устойчивости за пределом пропорциональности сложно, поэтомуобычно пользуются эмпирическими формулами, полученными в результате обработкибольшого количества опытных данных.
Определимкритическое напряжение стержня по формуле Ф.С. Ясинского: />, значения эмпирическихкоэффициентов a и b определяем по таблицам [5]:/>,/>. Тогда
/>
Действующеемаксимальное напряжение в сечении шатуна />,
/>.
Коэффициентзапаса устойчивости:
/>
8. Расчетпоршня
Статическийрасчет твердотельной модели поршня, выполненный в пакете Solid Works,производим в пакете Cosmos Works.
В основурасчета заложен метод конечных элементов (МКЭ). Перед расчетом задаем материалпоршня (алюминиевый сплав), условия закрепления по плоскостям и цилиндрическимповерхностям и производим разбиение твердотельной модели на сетку конечныхэлементов (рисунок 13). Далее производим расчет на статическую прочность.
/> />
Рисунок 13 –Результат расчета на статическую прочность
Порезультатам расчета видно, что максимальные напряжения, а следовательно иминимальные коэффициенты запаса, расположились у основания бобышек (свнутренней стороны поршня) и составляют 136,7МПа, а так же на проточках подпоршневые кольца (95МПа) и на периферии маслоотводных отверстий (100МПа).
Максимальныедеформации характерны для диаметрально-противоположных точек “дна” поршня,расположенных в плоскости, перпендикулярной к оси поршневого пальца исоставляют />м.
Списокиспользованной литературы
1 . И.П.Пелепейченко, Н.И. Кормилов “Тепловые двигатели”, — Харьков: ХАИ, 1977. – 108с.
2. И.П. Пелепейченко,В.И. Крирченко “Динамический расчет авиационного однорядного звездообразногодвигателя на ЭВМ”, — Харьков: ХАИ, 1982. – 56с.
3. В.И. Крирченко “Динамический расчет поршневого звездообразного двигателя”, — Харьков: ХАИ,1973. – 68с.
4. Ю.А. Гусев, С.В.Епифанов, А.В. Белогуб “Поршни двигателей внутреннего сгорания”, — Харьков:ХАИ, 1999. – 32с.
5. Г.С. Писаренко, В.Г.Попков “Сопротивление материалов”, — Киев: Вища школа, 1986. – 776с.