Главная страница
Навигация по странице:

  • 1 Анализ конструкции поршневой группы дизеля 1.1 Назначение и условия работы поршневой группы 1.1.1 Назначение поршневой группы

  • 1.1.2 Условия работы поршневой группы

  • 1.2 Требования, предъявляемые к деталям поршневой группе 1.2.1 Требования, предъявляемые к поршню

  • 1.2.2 Требования, предъявляемые к поршневым кольцам

  • 1.2.3 Требования, предъявляемые к поршневым пальцам

  • 1.3 Устройство поршневой группы 1.3.1 Поршень

  • 1.3.2 Поршневое кольцо Поршневые кольца

  • 1.4 Анализ конструкции поршневой группы

  • 2.1 Пути совершенствования конструкции поршневой группы 2.1.1 Совершенствования конструкции поршня

  • 2.1.2 Совершенствования конструкции поршневого кольца

  • 2.2.1 Расчет элементов разработанной конструкции поршневой группы

  • 2.2.1

  • 2.2.2

  • 2.2.3

  • 2.3 Оценка разработанной конструкции поршневой группы

  • Список используемой литературы

  • двигтель т72. Демо. Омский автобронетанковый инженерный институт


    Скачать 117.07 Kb.
    НазваниеОмский автобронетанковый инженерный институт
    Анкордвигтель т72
    Дата05.01.2022
    Размер117.07 Kb.
    Формат файлаdocx
    Имя файлаДемо.docx
    ТипПояснительная записка
    #324410


    ОМСКИЙ АВТОБРОНЕТАНКОВЫЙ ИНЖЕНЕРНЫЙ ИНСТИТУТ

    Кафедра № 4

    Двигателей


    Несекретно

    Экз.№ 1




    Работа защищена с оценкой __________________





    Председатель комиссии

    _____________________________________

    (воинское звание, подпись, инициалы и фамилия)

    «_____» __________________ 2019 г.

    ПОЯСНИТЕЛЬНАЯ ЗАПИСКА

    к курсовому проекту

    Тема: «Совершенствование конструкции поршневой группы»


    Выполнил




    Руководитель

    курсант




    майор

    (воинское звание)




    (воинское звание)

    Ч. Ле Ван




    П. А. Сенькин

    (подпись, инициалы имени и фамилия)




    (подпись, инициалы имени и фамилия)

    «_____» _________________2019 г.




    «_____» _________________2019 г.



    ОМСК

    2019 г.


    СОДЕРЖАНИЕ

    Введение

    1 Анализ конструкций поршневой группы дизеля

    1.1 Назначение и условия работы поршневой группы

    1.1.1 Назначение поршневой группы

    1.1.2 Условия работы поршневой группы

    1.2 Требования, предъявляемые к деталям поршневой группе

    1.2.1 Требования, предъявляемые к поршню

    1.2.2 Требования, предъявляемые к поршневым кольцам

    1.2.3 Требования, предъявляемые к поршневым пальцам

    1.3 Устройство поршневой группы

    1.3.1 Поршень

    1.3.2 Поршневое кольцо

    1.3.3 Поршневой палец

    1.4 Анализ конструкции поршневой группы

    2.1 Пути совершенствования конструкции поршневой группы

    2.1.1 Совершенствования конструкции поршня

    2.1.2 Совершенствования конструкции поршневого кольца

    2.2 Расчет элементов разработанной конструкции поршневой группы

    2.2.1 Расчёт поршня

    2.2.2 Расчёт колец

    2.2.3 Расчёт поршневого пальца

    2.3 Оценка разработанной конструкции поршневой группы

    Заключение

    ВВЕДЕНИЕ


    Современные образцы автомобильной техники представляют собой сложные объекты, эффективность которых зависит от совершенства многих конструктивных элементов, входящих в их состав. Однако к числу наиболее ответственных агрегатов и приборов, играющих определяющую роль в формировании необходимых тактико-эксплуатационных свойств колесных и гусеничных машин, относится, прежде всего, силовая установка. От степени совершенства и технического состояния двигателя зависят подвижность машины, надежность и живучесть. Для повышения этих свойств необходимо корректировать энергетические и экономические показатели силовой установки.

    В работе разрабатываются мероприятия по повышению долговечности двигателя за счет изменения конструкции поршневой группы.

    Актуальность темы заключается в важном военно-эксплуатационном значении проблемы повышения долговечности поршневых ДВС.

    Целью исследования является совершенствования поршневых ДВС.

    Для достижения планируемых результатов на двигатель внутреннего сгорания устанавливается поршень с дренажными отверстиями.

    Данное техническое решение позволяет увеличить долговечность и снизить теплонагруженность двигателя.

    Достоверность результатов, полученных в ходе работы над проблемой, обеспечивается широким использованием нормативно-технической документации (ГОСТы, ОСТы, руководства на испытания), применением высокоточного метрологически аттестованного оборудования, а также тщательной постановкой и проведением сравнительных экспериментальных исследований. Допущения, позволяющие упростить теорию и ее экспериментальное подтверждение, обоснованы и не влияют на точность получаемых результатов (либо в ходе работы достаточно ограничиться качественными оценками). Данные теории и эксперимента имеют удовлетворительную сходимость и согласуются с материалами известных публикаций.
    1 Анализ конструкции поршневой группы дизеля

    1.1 Назначение и условия работы поршневой группы

    1.1.1 Назначение поршневой группы

    Поршневую группу образует поршень в сборе с комплектом уплотняющих колец, поршневым пальцем и деталями его крепления. Назначение поршневой группы состоит в том, чтобы:

    1) воспринимать давления газов и через шатун передавать эти давления на коленчатый вал двигателя;

    2) уплотнять надпоршневую полость цилиндра как от прорыва газов в картер, так и от излишнего проникновения в нее смазочного масла.

    1.1.2 Условия работы поршневой группы

    Поршневая группа работает в сложных температурных условиях с циклическими резко изменяющимися нагрузками при ограниченной смазке и недостаточном теплоотводе вследствие трудностей охлаждения. Поэтому детали поршневой группы имеют наиболее высокую тепловую напряженность, что обязательно учитывается при выборе их конструкции и материала. Элементы поршневой группы обычно разрабатывают с учетом назначения и типа двигателей (стационарные, транспортные, форсированные, двухтактные двигатели, дизели и т. д.), но общее их устройство в двигателях тронкового типа остается сходным.

    Поршневая группа совершает возвратно-поступательное движение, вследствие чего подвергается воздействию сил инерции. Опытами и расчетами установлено, что максимальная величина сил инерции на больших скоростных режимах работы составляет значительную долю от газовых сил.

    Таким образом, на поршень действует комплекс различных силовых и тепловых нагрузок в условиях, неблагоприятных для смазки и охлаждения. Являясь базовой деталью поршневой группы и наиболее напряженным элементом кривошипно-шатунного механизма, поршень должен обладать высокой прочностью, теплопроводностью, износостойкостью и при этом иметь наименьший вес. С учетом этого и выбирают конструкцию и материал поршней.
    1.2 Требования, предъявляемые к деталям поршневой группе

    1.2.1 Требования, предъявляемые к поршню

    Ответственные функции и чрезвычайно тяжелые условия работы определяют жесткие требования, которые предъявляются к конструкции поршня.

    Поршень современного двигателя должен:

    • надежное уплотнение канала цилиндра, т. к. поршень обязан совершать механическую работу, позволяя расширяться продукту горения топлива в цилиндре, а также сжатым газам;

    • минимизация механических потерь и износа, т. к. поршень вместе со своими кольцами и цилиндром представляет собой линейный подшипник скольжения;

    • стойкость к механическому воздействию, ведь поршень постоянно испытывает реакцию от шатуна и неслабые нагрузки, которые приносит ему камера сгорания;

    • минимизация нагрузки, которая инерционными силами возлагается на кривошипно-шатунный механизм, ведь поршень совершает высокоскоростные возвратно-поступательные движения при работе двигателя;

    • не допускать перекачки излишнего количества масла в камеру сгорания;

    • иметь высокую долговечность;

    • иметь допустимые температуры днища, зоны поршневых колец и юбок.

    1.2.2 Требования, предъявляемые к поршневым кольцам

    Поршневые кольца для двигателей внутреннего сгорания должны отвечать всем требованиям, предъявляемым к динамичному линейному уплотнению. Они должны не только выдерживать тепловое и химическое воздействие, но и обладать определёнными свойствами, а также выполнять следующий ряд функций:

    Функции:

    • предотвращение (уплотнение от) просачивания газа из камеры сгорания в картер, чтобы не пропадали давление газа и, соответственно, мощность двигателя;

    • уплотнение, т.е. предотвращение просачивания смазочного масла из кривошипной камеры в камеру сгорания;

    • создание маслянистой плёнки определённой толщины на стенке цилиндра;

    • распределение смазочного масла на стенке цилиндра;

    • стабилизация движения поршня (перекос поршня). Прежде всего, у холодных двигателей и при ещё достаточно большом рабочем зазоре поршня в цилиндре;

    • передача тепла (теплоотдача) поршня к цилиндру.

    Свойства:

    • Незначительное сопротивление трения для того, чтобы не пропадала слишком большая часть мощности двигателя;

    • Хорошая сопротивляемость и износостойкость по отношению к термомеханической усталости, химическому воздействию и горячей коррозии;

    • Поршневое кольцо не должно быть причиной усиленного износа внутреннего отверстия цилиндра, так как из-за этого может уменьшиться продолжительность срока действия двигателя;

    • Большая продолжительность срока действия, надежность при эксплуатации и эффективность затрат в течение всего периода эксплуатации;

    1.2.3 Требования, предъявляемые к поршневым пальцам

    Вследствие конструктивно вынужденных малой опорной поверхности и малого сечения, поршневой палец подвергается большим напряжениям изгиба, смятия и среза и значительной тепловой нагрузке от тепла, выделяющегося при трении. В соответствии с назначением и условиями работы к поршневому пальцу должны быть предъявлены следующие требования:

    • хорошая сопротивляемость ударной нагрузке;

    • хорошая сопротивляемость износу поверхности трения;

    • минимальная деформация при работе;

    • минимальный вес;

    • минимальные зазоры при работе в бобышках поршня и в поршневой головке шатуна, но обеспечивающие поршневой палец от заедания;

    • обильная смазка. Конструктивная форма поршневого кольца — пустотелый цилиндр.

    Изготовляется он из высококачественной легированной стали и цементируется по всей поверхности трения.

    1.3 Устройство поршневой группы

    1.3.1 Поршень

    Поршень – деталь цилиндрической формы, совершающая возвратно-поступательное движение внутри цилиндра и служащая для превращения изменения давления газа в механическую работу, или наоборот возвратно-поступательного движения в изменение давления. В поршневом механизме, в отличие от плунжерного, уплотнение располагается на цилиндрической поверхности поршня, обычно в виде одного или нескольких поршневых колец.

    В соответствии с выполняемыми функциями в конструкциях поршня можно выделить:

    • днище;

    • уплотняющая часть;

    • Направляющая часть (юбка).

    Днище

    Форма днища зависит от выполняемой поршнем функции. К примеру, в двигателях внутреннего сгорания форма зависит от расположения свечей, форсунок, клапанов, конструкции двигателя и других факторов. При вогнутой форме днища образуется наиболее рациональная камера сгорания, но в ней более интенсивно происходит отложение нагара. При выпуклой форме днища увеличивается прочность поршня, но ухудшается форма камеры сгорания. В некоторых двухтактных двигателях днище поршня выполняется в виде выступа-отражателя для направленного движения продуктов сгорания при продувке. Расстояние от днища поршня до канавки первого компрессионного кольца называют огневым поясом поршня. В зависимости от материала, из которого сделан поршень, огневой пояс имеет минимально допустимую высоту, уменьшение которой может привести к прогару поршня вдоль наружной стенки, а также разрушению посадочного места верхнего компрессионного кольца.

    Функции уплотнения, выполняемые поршневой группой, имеют большое значение для нормальной работы поршневых двигателей. О техническом состоянии двигателя судят по уплотняющей способности поршневой группы. Например, в автомобильных двигателях не допускается, чтобы расход масла из-за угара его вследствие избыточного проникновения (подсоса) в камеру сгорания превышал 3% от расхода топлива. При выгорании масла наблюдается повышенная дымность отработавших газов и двигатели снимаются с эксплуатации вне зависимости от удовлетворительности мощностных и других его показателей. [1]

    Уплотняющая часть

    Днище и уплотняющая часть образуют головку поршня. В уплотняющей части поршня располагаются компрессионные и маслосъёмные кольца. В некоторых конструкциях поршней из алюминиевых сплавов в его головку залит ободок из коррозионностойкого чугуна (нирезиста), в котором прорезана канавка для верхнего наиболее нагруженного компрессионного кольца. Нирезистовую вставку под верхнее поршневое кольцо имеют, в частности, поршни двигателей, выпускаемых ТМЗ (Тутаевский моторный завод). Благодаря этому значительно увеличивается износостойкость поршня. Кольцевые каналы для маслосъемных колец выполняются со сквозными отверстиями, через которые масло, снятое с зеркала цилиндра, поступает внутрь поршня и стекает в поддон картера двигателя.

    Направляющая часть

    Юбка поршня (тронк) является его направляющей частью при движении в цилиндре и имеет два прилива (бобышки) для установки поршневого пальца. Так как масса поршня у приливов оказывается большей, чем в других частях юбки, температурные деформации при нагреве в плоскости бобышек также будут наибольшими. Для снижения температурных напряжений поршня с двух сторон, где расположены бобышки, с поверхности юбки, удаляют металл на глубину 0,5-1,5 мм. Эти углубления, улучшающие смазывание поршня в цилиндре и препятствующие образованию задиров от температурных деформаций, называются «холодильниками». В нижней части юбки также может располагаться маслосъемное кольцо.

    Внутренняя поверхность днища выполняется в виде арки, что обеспечивает необходимую жесткость и улучшает теплоотвод. В некоторых конструкциях поршней на внутренней поверхности днища выполнялись ребра жесткости. Однако вследствие увеличения концентрации напряжений и снижения усталостной прочности в последнее время от использования ребер отказались.
    1.3.2 Поршневое кольцо

    Поршневые кольца — это незамкнутые кольца, которые с небольшим зазором (до нескольких сотых долей миллиметра) посажены в канавках на внешних поверхностях поршней в поршневых двигателях, таких как двигатели внутреннего сгорания.

    Функции поршневых колец:

    • уплотнение (герметизацию) камеры сгорания (или камеры расширения). Компрессионные кольца повышают компрессию, с изношенными, поломанными или залёгшими кольцами двигатель потеряет мощность или вообще не запускается.

    • улучшение теплопередачи через стенку цилиндра, отводят лишнее тепло от поршня, не допуская перегрева.

    • уменьшение расхода моторного масла (во всех четырёхтактных двигателях и в дизельных двухтактных двигателях).

    Устройство поршневых колец:

    Замок

    Стык (носит название замок) между концами поршневого кольца сжимается до нескольких сотых долей миллиметра, когда поршень установлен в цилиндре. Замок бывает прямой или косой (у четырёхтактных двигателей).

    Кольца в канавках разворачивают таким образом, чтобы угол между замками был равным, если три кольца тогда разворачивают на 120°, если два то на 180°. Таким образом получается лабиринт, уменьшающий прорыв газов.

    Компрессионные кольца


    Основной функцией компрессионных (верхних) колец является герметизация камеры сгорания.

    Более трёх компрессионных колец на поршень обычно не устанавливают, так как степень уплотнения поршня увеличивается незначительно, а потери на трение заметно возрастают.

    На двухтактных бензиновых двигателях устанавливают, как правило, только два компрессионных кольца. Кольцо в замке соответствует форме и расположению стопорного штифта (предохраняет от проворачивания и повышает компрессию, устанавливается только на двухтактных бензиновых двигателях).

    Обычно поперечное сечение компрессионного поршневого кольца имеет прямоугольную форму. Край кольца имеет либо цилиндрические профиль (верхнее уплотнительное кольцо), либо фаску, либо сужающуюся по натуральному логарифму форму (второе уплотнительное кольцо). При работе кольца несколько скручиваются благодаря зазору в канавке, что облегчает их приработку.

    Маслосъёмные кольца


    Нижнее кольцо называется маслосъёмным и предназначено для снятия лишнего моторного масла, которое смазывает поверхность цилиндра, поршня и уплотнительные кольца. Кольцо сконструировано таким образом, чтобы оно оставляло масляную плёнку толщиной несколько микрометров на поверхности стенок цилиндра, по мере того как поршень опускается. В канавке маслосъёмного кольца на поршне имеются радиальные отверстия или прорези, по которым снимаемое со стенки цилиндра масло сбрасывается в картер.

    Маслосъёмные кольца выпускаются или чугунные литые с прорезью (показано на нижней фотографии слева) или стальные составные с пружинами-расширителями. Составное кольцо состоит из тонкого верхнего и нижнего кольца и двух расширителей (радиального и осевого). Иногда на поршень устанавливается пара маслосъёмных колец (литых или составных).

    Составные стальные кольца несколько дешевле в производстве, легче устанавливаются, поэтому встречаются чаще литых чугунных.

    1.3.3 Поршневой палец

    Поршневой палец является осью качания шатуна в соединении с поршнем. Через поршневой палец передаются все силы, возникающие между поршнем и шатуном. К этим силам относятся сила инерции, возникающая при изменении направления движения поршня, сила давления сжимаемой в цилиндре двигателя воздушно топливной смеси или воздуха в дизельном двигателе при сжатии и, главное, сила давления расширяющихся газов во время рабочего такта.

    Поршневой палец относится к деталям двигателя, совершающим возвратно-поступательное движение во время работы. Конструкторы двигателей всеми способами стремятся уменьшить вес таких деталей. Но, как отмечалось ранее, через поршневой палец передаются очень большие силы. Поэтому размер (диаметр) пальца, конструкция, технология и материал изготовления пальца, с учётом себестоимости массового изготовления, это результат принятия сложного компромиссного инженерного решения.

    Во время работы двигателя на поршневой палец действуют изгибающие усилия и усилия среза. Под воздействием этих усилий поршневой палец может принять недопустимую овальность, в результате которой возможно заклинивание поршня в поршневой головке шатуна или в бобышках поршня. Овальность поршневого пальца может привести к появлению трещин в бобышках поршня и последующему разрушению поршня.

    Внутреннее отверстие пальца массовых двигателей цилиндрической формы, поскольку такой палец имеет самую низкую себестоимость изготовления. В двигателях, в которых стоимость изготовления не играет решающего значения, по сравнению с качественными показателями, для облегчения веса пальца, внутреннее отверстие изготавливается в виде двух конусов, сужающихся к середине пальца.

    1.4 Анализ конструкции поршневой группы

    Поршень штампуется из алюминиевого сплава. Днищу поршня придана специальная форма, способствующая эффективному смесеобразованию и сгоранию впрыскиваемого топлива. С внутренней стороны на юбке поршня имеются две бобышки. В расточки бобышек при сочленении поршня с шатуном вставляется палец. В нижней части бобышек просверлено по два отверстия, через которые разбрызгиваемое в картере масло подается для смазки поршневого пальца. Для уменьшения веса поршня с внутренней стороны на юбке выфрезерованы две выемки. С наружной стороны по бокам также имеются выемки, которые наряду со снижением веса выравнивают деформации, возникающие вследствие неравномерного расширения поршня при нагреве, и одновременно являются маслосборниками. Для получения правильной геометрии поршня при нагреве во время работы юбка между четвертной и пятой канавками имеет эллиптическую форму с меньшим диаметром эллипса по оси пальца. В связи с неравномерным разогревом поршня по высоте при работе двигателя для достижения наилучшей приработки образующая поршня имеет три конуса. Верхняя кромка поршня имеет наименьший диаметр, а низ юбки – наибольший. Камера сгорания и образующая поршня, включая канавку под первое кольцо, анодированы для повышения термической стойкости и снижения износа.

    Два верхних кольца уплотняющие, стальные, трапецеидального сечения по образующей, покрыты пористым хромом. Кольца устанавливаются в канавки с проверкой за образующую поршня. При горизонтально установленном поршне свободновисящее кольцо должно утопать на 0,02-0.1 мм. Трапецеидальная форма кольца способствует разрушению нагара, образующегося между поверхностями кольца и канавки, а также более эффективному удалению его из канавки поршня.

    Третье и четвертое кольцо комбинированные, т.е. наряду с уплотнением от прорывов газов служат для удаления лишнего масла с зеркала гильз цилиндров. Комбинированные кольца конического сечения, с углом наклона образующей 2О, изготовлены из специального чугуна. Кольца покрыты тонким слоем твердого хрома.

    Пятое кольцо маслосбрасывающее, с углом конуса по образующей 6°, также изготавливаются из специального чугуна. Для улучшения приработки и повышения коррозионной стойкости комбинированные и маслосбрасывающие кольца подвергаются лужению.

    Поршневой палец плавающего типа, стальной, цементированный по наружной поверхности, внутри пустотелый. В бобышки поршня устанавливается с натягом. С обеих сторон в поршневой палец устанавливаются бронзовые заглушки, ограничивающие его осевое перемещение предохраняющие зеркало цилиндра от задира торцами пальца. С торца заглушки имеют сферическую поверхность, на которой предусмотрено отверстие для выхода воздуха при запрессовке заглушек в палец.
    2.1 Пути совершенствования конструкции поршневой группы

    2.1.1 Совершенствования конструкции поршня

    Наибольшую сложность при проектировании поршней представляет удовлетворение противоречивых требований обеспеения герметичности рабочей полости, предпологающих наличие минимальных зазоров между юбкой поршня и цилиндром и обеспечение подвижности поршня в шировком диапазоне рабочих температур.

    Для решения этой проблемы обычно используют различные конструктивные приемы, которые сводятся:

    • к снижению температуры юбки поршня за счет ограничения теплопередачи к ней;

    • к уменьшению жесткости юбки;

    • к приданию юбке специальной формы с таким расчетом, чтобы в нагретом состоянии она прриобрела форму цилиндра;

    • к принудительному ограничению теплового расширения юбки вставками из материалов с меньшим, чем основной металл, коэффициентом линейного расширения.


    2.1.2 Совершенствования конструкции поршневого кольца

    При проектировании поршневых колец особое внимание уделяется их быстрой прирабатываемости к рабочей поверхности цилиндра без задиров и рисок. Для ускорения приработки используются конструктивные решения, а также применяются различные покрытия.

    Конструктивно ускорение прирабатываемости колец достигается в основном уменьшением площади контакта нового кольца с рабочей поверхностью цилиндра. Для этой цели применяют:

    • конусные или минутные кольца с углом наклона образующей 15-25°;

    • торсионные кольца;

    • кольца с круговыми канавками на наружной поверхности.

    Для уменьшения склонности колец к залеганию применяют трапециевидные кольца. Работа таких колец основана на то, что при изменении направления действия боковой силы трапециевидное кольцо перемещается в канавке и, утапливаясь в ней, выжимает смазку из торцовых зазоров. Это способствует постоянному освежению масла, уменьшению смолистых отложений и коксования.

    Для улучшения отвода масла от маслосъёмных колец в поршне выполняют один или два ряда дренажных отверстия. Проходные сечения этих отверстий должны быть достаточно большими, в противном случае перед движущимся кольцом создается волна повышенного давления масла, и оно может прокачиваться через маслосъемное кольцо.

    2.2.1 Расчет элементов разработанной конструкции поршневой группы

    Исходные данные для расчета

    диаметр цилиндра

    Di

    мм




    ход поршня

    Si

    мм




    максимальное давление

    pz

    МПа




    площадь поршня

    Fп

    см2




    наибольшая нормальная сила

    Nmax

    МН




    масса поршневой группы

    mпг

    кг




    частота вращения

    nN

    об/мин




    конструктивный параметр

    λ







    В данном курсовом проекте будет рассмотрено совершенствование поршня путем сверления десять отверстий для отвода масла.
    2.2.1 Расчёт поршня.

    В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учетом соответствий, приведенных в табл.2.1 применением:

    Высота поршня:



    Высота юбки поршня:



    Радиальная толщина кольца:



    Радиальный зазор кольца в канавке поршня:



    Толщина верхней кольцевой перемычки:



    Толщина стенки головки поршня:



    Число и диаметр масляных каналов в поршне:



    Материал поршня – алюминиевый сплав,

    ;

    Материал гильзы цилиндра – серый чугун,

    .


    Напряжение сжатия сечения х-х:

    площадь сечение xx:



    где – диаметр поршня по дну канавки,



    внутренний диаметр поршня,



    – площадь продольного диаметрального сечения масленого канала,





    максимальная сила давления газов,



    Напряжение сжатия:



    Напряжение разрыва сечение х-х:

    максимальная угловая скорость холостого хода:



    масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечение xx:



    максимальная разрывающая сила:



    Напряжение разрыва:



    Напряжения в верхней кольцевой перемычке:

    среза



    изгиба



    сложное напряжение по третьей теории прочности:



    Удельные давления поршня на стенку цилиндра:





    Гарантированная подвижность поршня в цилиндре достигается за счет установления оптимальных диаметральных зазоров между цилиндром и поршнем при различных тепловых нагрузках, возникающих в процессе работы дизеля.

    Диаметры головки и юбки поршня:





    где – диаметральный зазор между стенками цилиндра и поршня в холодном состоянии,





    Диаметральный зазор в горячем состоянии:

    между стенкой цилиндра и головкой поршня:





    между стенкой цилиндра и юбкой поршня:





    где коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня;

    соответственно температура стенок цилиндра, головки и юбки поршня в рабочем состоянии. С учетом жидкостного охлаждения двигателя приняты

    начальная температура цилиндра и поршня.

    Зазор между юбкой и стенкой цилиндра не обеспечивает гарантийной подвижности поршня без заклинивания при возможном повышении тепловой нагрузки (при нормальной работе поршня ). Необходимо предусмотреть разрез на юбке поршня, обеспечивающий компенсацию недостаточной величины зазора.
    2.2.2 Поршневые кольца

    Среднее давление конца на стенку цилиндра



    где модуль упругости для серого чугуна;

    А0 разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии, принимаем: .

    Давление (МПа) кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности при каплевидной форме эпюры давления:



    где – neременный коэффициент, определяемый изготовителем в соответствии с принятой формой эпюры давления кольца на зеркало цилиндра. Для дизельных двигателей можно принять каплевидную форму эпюры давления кольца со следующими параметрами:




    0

    30

    60

    90

    120

    150

    180



    1,05

    1,05

    1,14

    0,90

    0,45

    0,67

    2,85

























    По этим данным построена каплевидная эпюра давлений кольца на стенку цилиндра.

    Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:



    Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:


    Монтажный зазор в прямом замке поршневого кольца в холодном состоянии:





    где минимально допустимый зазор в замке кольца во время работы двигателя. Принимаем .

    коэффициенты линейного расширения материала кольца гильзы цилиндра;

    температура кольца в рабочем состоянии. С учетом жидкостного охлаждения двигателя принимаем
    2.2.3 Расчёт поршневого пальца

    Основные данные для расчета приведены в таб.2.1.

    Кроме того, принимаем:

    наружный диаметр пальца ;

    внутренний диаметр пальца ;

    длину пальца ;

    длину втулки шатуна ;

    расстояние между торцами бобышек ;

    Материал поршневого пальца – сталь 12ХНЗА, Е= 2,2 105 МПа.

    Палец плавающего типа.
    Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

    газовая:



    инерционная:



    где

    расчетная:



    Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:



    Удельное давление пальца на бобышки:



    Напряжение изгиба в среднем сечении пальца:



    где – отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.

    Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:



    Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:





    Напряжения овализации на внешней поверхности пальца:

    в горизонтальной плоскости (точки 1, )





    в вертикальной плоскости (точки 3, )




    Напряжения овализации на внутренней поверхности пальца:

    в горизонтальной плоскости (точки 2, )





    в вертикальной плоскости (точки 4, )




    2.3 Оценка разработанной конструкции поршневой группы

    С помощью дренажной системы отвода масла, которые были просверлены под маслосъёмным кольцом, удалось увеличить равномерное распределение масла по стенке цилиндра, а также осуществить охлаждение внутренних полостей поршня и поршневого пальца.

    Эти мероприятия позволили нам увеличить срок службы поршневой группу, уменьшить угар масла, а также уменьшить теплонапряженность деталей поршневой группы.

    3 Заключение

    В результате выполнения данного курсового проекта была модернизирована поршневая группа двигателя.

    Модернизированная группа отвечает техническому заданию, требованиям надежности, долговечности. Детали и составные части поршневой группы максимально стандартизированы и модернизированы.

    Результатом вышеуказанных мероприятий при одинаковых экономических показателях явилось достижение более высокой долговечности по сравнению с базовым двигателем.

    Производство разработанной поршневой группы дизеля не требует значительного изменения технологического процесса по сравнению с базовым двигателем.

    Учитывая все вышеуказанное можно сделать вывод о целесообразности применения данной поршневой группе двигателя на практике и внедрения его в воинские части.


    Список используемой литературы

    1. Разработка и оформление курсовой работы (проекта). Рабочая инструкция СМК-РИ 08.01-2015 – Омск: ОАБИИ, 2015. – 44 с;

    2. Колчин А.И., Демидов В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей. – М.: Высшая школа, 2003. – 496 с;

    3. Нефедов Д.В. Энергетические установки транспортных средств специального назначения. В 2 ч. Ч.2. Теория и анализ конструкций двигателей: учебник/ Д.В. Нефедов [и др.]. – Омск: ОАБИИ, 2014. – 473 с.


    написать администратору сайта