Автомобильные двигатели (стр. 4 из 6)

,

при α=370°

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

,

при α=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 α=370°

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

,

при α=370°

2.1.6. Рассчитываем удельную суммарную силу, действующую вдоль шатуна:

,

при α=370°

2.1.7. Определяем удельную силу, действующую вдоль кривошипа:

,

при α=370°

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

,

при α=370°

2.1.9. Определяем крутящий момент от одного цилиндра:

,

где

- площадь цилиндра,

при α=30°

Результаты расчета суммарного крутящего момента (порядок работы цилиндров 1342)

α,град	Цилиндры								,Нм
	1		2		3		4
	α°	М, Нм	α°	М, Нм	α°	М, Нм	α°	М, Нм
0	0	0	540	0	180	0	360	0	0
30	30	-201,25	570	-91	210	-85,75	390	320,3	-57,75
60	60	-117,3	600	-159	240	-154	420	126	-304,5
90	90	85,75	630	-99,75	270	-106,8	450	211,75	91
120	120	148,75	660	103,25	300	68,25	480	206,5	526,75
150	150	85,75	690	192,5	330	119	510	112	509,25
180	180	0	720	0	360	0	540	0	0

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 α=370

,

2.2. Построение полярной диаграммы сил, действующей на шатунную шейку

2.3.1. Строим координатную систему

и с центром в точке 0, в которой отрицательная ось направлена вверх.

2.3.2. В таблице результатов динамического расчёта каждому значению α=0, 30°, 60°…70° соответствует точка с координатами

. Наносим на плоскость и 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 φ=0):