- •1. Общий подход к расчету и проектированию двигателя.
- •2 Выбор типа, тактности, чисел оборотов и цилиндров и расположения цилиндров двигателя
- •3. Методика расчета и проектирования маховика.
- •5. Расчет, выбор материала и проектирование поршневых колец.
- •6. Расчет, выбор материала и проектирование шатуна.
- •7. Расчет, выбор материала и проектирование коленчатого вала.
- •9. Расчет, выбор материала и проектирование поршня.
- •11. Методика расчета системы смазки.
- •12. Методика расчета системы охлаждения.
- •13. Методика расчета механизма газораспределения.
- •14. Перечислите пути повышения долговечности механизма газораспределения.
- •15. Современные и перспективны материалы для изготовления деталей двс.
- •16. Расчет кулачка топливного насоса высокого давления.
- •17. Какие формы тарелок клапанов в каких случаях применяются?
- •18. Как определить количество и диаметр распыливающих отверстий форсунок дизелей?
- •19. Как определяются производительности жидкостного насоса и вентилятора системы охлаждения?
- •20. Какие функции выполняет система смазки?
- •21. Какие требования предъявляются к блок - картеру и как они учитываются при его проектировании и изготовлении?
- •22. Какой термообработке подвергает поршневой палец?
- •23. Какие факторы учитываются при определении числа компрессионных колец.
- •24. Перечислите основные элементы коленчатого вала.
- •26. Как рассчитывается и проектируется кулачок распределительного вала механизма газораспределения?
7. Расчет, выбор материала и проектирование коленчатого вала.
Коленчатые валы (рисунок 15) бывают плоскими, неплоскими, полноопорными (число опор на одну больше числа цилиндров i) и неполноопорные (<i).
В короткоходных двигателях шейки валов могут перекрываться, а в случае перекрытия 56% площадей шеек можно обходиться без щеки. Форма расположения колен (угол между коленами) рядных двигателей с числом цилиндров i:
- четырехтактные 4 и 6 – цилиндровые;
- двухтактные (2, 4 и 6 цилиндровые).
Колена вала располагают так, чтобы рабочие ходы отстояли подальше друг от друга (вдоль коленчатого вала).
Долговечность коленчатых валов повышается увеличением их жесткости (переходом на V-образное расположение цилиндров и снижением коэффициента короткоходности к=S/D), перекрытием шеек, увеличением радиусов галтелей и др.
При V-образном расположении цилиндров вал оказывается короче, жестче, возрастает частота его колебаний.
В коленчатом вале предусматривают ряд сверлений (для подвода смазки, очистки масла, крепления противовесов – если противовесы отлиты не заодно), шейки для установки шкива вентилятора, фланец для крепления маховика и т.д. Число свободных колебаний вала не должно совпадать с чистотой его вращения. Размеры проверяют в трех наиболее опасных положениях, соответствующих наибольшим:
- радиальным усилиям (R) (рисунок 17);
- тангенциальным усилиям (Т);
- крутящему моменту (Мкр).
При этом учитывают и все другие действующие усилия.
Затем вычисляют максимальное и среднее удельные давления:
; .
и сравнивают их с допустимыми значение qmax и qср:
qтах 3,0…6,5 МПа для ДсИЗ и 6,0…13,0 МПа – дизелей;
qср 2,0…6,0 МПа для ДсИЗ и 2,0…7,0 МПа – дизелей.
8. Расчет, выбор материала и проектирование шатунных болтов.
Шатунные болты рассчитывают на допустимое напряжение растяжения:
,
где тп и – массы поршня и шатуна без крышки нижней головки.
A и i – сечение и число болтов.
Болтов может быть 2…4. Материал - стали 35Х, 40Х, 35ХМА, 37ХНЗА, 40ХН2МА – для автомобильных двигателей и 40Х, 45Х, 40ХН – тракторных. Подвергают закалке и отпуску (НRc=27…41). Затягивают гайки динамометрическим ключом (М=5…12 кгм), иначе напряжение от усилия затяжки может оказаться больше рассчитанного по вышеприведенной формуле. |
Для примера приведем данные по шатуну двигателя ГАЗ-53А.
Шатуны кованные из стали 45Г2.
Крышка и шатун расточены совместно (переставлять нельзя).
Втулка верхней головки из бронзы ОЦС-4-4-2,5.
Вкладыши коренных подшипников – стальная лента, залитая антифрикционным высокооловянистым алюминиевым сплавом (толщиной 1,3 мм).
9. Расчет, выбор материала и проектирование поршня.
Поршень имеет следующие элементы – днище, бобышки под палец, огневой пояс С1, головку hг (уплотняющую часть) и юбку L (направляющую часть). На поршень действуют довольно большие, причем резко переменные усилия (у ЯАЗ-204 – 9 тонн; ЗИЛ-130 – 3,4 тонн). Работает он в условиях высоких температур. Диаметр цилиндра стараются больше 120-145 мм не делать. Наиболее широкое применение получили легкие сплавы на алюминиевой (в основном) или магниевой (редко) основе.Легкие сплавы по сравнению с чугунами обеспечивают наименьшее значение удельный массы Мп/Fn (меньшее, примерно, на 30%) и, как следствие, снижают инерционные усилия. Недостаток легких материалов – большой коэффициент линейного расширения (2.210-6, что в 1,6 – 2,5 раза выше, чем у чугуна), а также высокая стоимость и низкая износостойкость. Абсолютный зазор между поршнем и цилиндром =0,08…0,29 мм. Размеры поршня: для дизелей: =(0,1…0,2)D; H=(0,8…1,2)D; С1=(0,06…0,18)D;
l2=(0,25…0,4)D; a=0,31,8 мм; e=2a+a;
для ДсИЗ: =(0,06…0,18)D; H=(0,6…0,8)D; С1=(0,03…0,08)D;
l2=(0,25…0,4)D; a=0,31,8 мм; e=2a+a.
Расчет ведут:- на сжатие; ж=Rz/Fx-x, где Rz=Pz , а Fх-х – площадь ослабленного маслоотводящими каналами сечения х-х поршня (рисунок 2). Допустимое напряжение []=(3…4) МПа; - на разрыв для режима пх.х.тах; , где т - масса над сечением Fх.х.. Допустимое напряжение []=(0,4…1,0) МПа. Оценивают и удельное давление от максимальных нормальных усилий Nmax: (0,2…0,4) МПа - для автомобильных двигателей и (0,3…0,6) МПа – тракторных.
При этом принимаются Nmax=(0,08…0,12)Rz.. Срок службы поршня зависит кроме его средней скорости и от конструкции.
10. Расчет, выбор материала и проектирование нижней головки шатуна.
Крышка нижней головки нагружается инерционными усилиями, которые имеют максимальное значение в ВМТ поршня (рисунок 13).
;
Крышка и шатун расточены совместно (переставлять нельзя).
Втулка верхней головки из бронзы ОЦС-4-4-2,5.
Вкладыши коренных подшипников – стальная лента, залитая антифрикционным высокооловянистым алюминиевым сплавом (толщиной 1,3 мм).