Тепловой и динамический расчет автомобильного двигателя

курсовая работа

Расчет поршня автомобильного двигателя

1. Днище поршня (рис.1)

Рис. 1: Схема к расчёту поршневой группы

Проверяется на поперечный изгиб как круглая плита, свободно опирающаяся на кольцо и нагруженная равномерно распределенной нагрузкой максимального давления газов при вспышке на режиме максимального крутящего момента PzM .

Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня равно:

,

где PzM - максимальное давление газов при вспышке на режиме максимального крутящего момента, МПа;

Di - внутренний диаметр головки поршня в зоне первого поршневого кольца, м;

- толщина днища поршня без ребер, м;

Т.к. значение расчетного напряжения изгиба меньше допустимого нормального напряжения изгиба, значит условие прочности выполняется.

2. Сечение "X-X" (рис. 1) головки поршня на уровне нижнего маслосъемного кольца, ослабленное отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.

Напряжения сжатия возникают от максимальной силы давления газов при вспышке на режиме максимального крутящего момента PzM :

,

где Fx-x= 0,0056 - площадь сечения "X-X" поршня, м2;

Fп= 0,01 - площадь поршня, м2;

Т.к. значение расчетного напряжения сжатия меньше допустимого нормального напряжения сжатия, значит условие прочности выполняется.

Напряжения разрыва р, МПа, в сечении "X-X" возникают на режиме максимальной угловой скорости вращения коленчатого вала на холостом ходе ххот силы инерции Pjгп,МН, возвратно-поступательно движущейся массы головки поршня с поршневыми кольцами, расположенной выше сечения "X-X":

,

где mгп - конструктивная масса головки поршня с кольцами, расположенная выше сечения "X-X", кг/м2:

,

гдеmпг - конструктивная масса поршневой группы, принятая в динамическом расчете, кг/м2;

хх = 1,07 • eN = 1,06• 219,91 = 235,3 рад/с

Где eN - угловая скорость вращения коленчатого вала при максимальной мощности, рад/с;

R= 0,0523 - радиус кривошипа, м;

= R/L - отношение радиуса кривошипа к длине шатуна, принятое в динамическом расчете;

[?р] = 4 - допустимое напряжение растяжения для алюминиевых сплавов, МПа.

3. Юбка поршня проверяется на износостойкость (давление) от максимальной боковой силы Pбок на режиме максимального крутящего момента:

,

гдеqю - расчетное давление на юбку поршня, МПа;

Рбок-максимальная нормальная боковая сила, действующая на стенку цилиндра, МН;

;

Где hю- высота юбки поршня, м;

Т.к. расчетное давление на юбку поршня меньше, чем допускаемое, значит условие износостойкости выполняется.

Результаты расчета сведены в таблицу 3.

Таблица 3: Результаты расчета поршня

№ п/п

Наименование параметра

Символы

Значения

Ед.изм.

1

Диаметр головки поршня

D

116,2

мм

2

Внутренний диаметр днища поршня

Di

61,72

мм

3

Площадь сечения "X-X" поршня

Fx-x

0,0056

мм

4

Напряжение изгиба в днище поршня

и

14,56

МПа

5

Напряжение сжатия в сечении Х-Х

14,75

МПа

6

Напряжение разрыва

р

1,2

MПа

7

Удельное давление на юбку поршня

0,556

МПа

8

Температура

T

383

9

Максимальная нормальная боковая сила, действующая на стенку цилиндра

Рбок

0,00826

мм

10

Площадь поршня

Fп

0,01

мм

Делись добром ;)