Бензиновый двигатель для легкового автомобиля мощностью N

 

   Средний крутящий момент двигателя:

   - по данным теплового расчета

    . 

   Максимальный  и минимальный крутящие моменты.

    ; . 

   Силы, действующие на шатунную шейку коленчатого  вала.

   Для проведения расчета результирующей силы, действующей на шатунную шейку рядного двигателя, составляют табл. 6, в которую из табл. 4 переносят значения силы Т. 

   Суммарная сила, действующая на шатунную шейку  по радиусу кривошипа.

     ,

   где . 

   Результирующая  сила , действующая на шатунную шейку, подсчитывается графическим сложением векторов сил Т и при построении полярной диаграммы. Масштаб сил на полярной диаграмме для суммарных сил . Значения для различных φ заносят в табл. 6 и по ним строят диаграмму в прямоугольных координатах.

   По  развернутой диаграмме  определяют

    ;

    ; ,

   где ОВ – длина диаграммы, мм; F – площадь под кривой , мм . 

   По  полярной диаграмме строим диаграмму  износа шатунной шейки. Сумму сил  , действующих по каждому лучу диаграммы износа (от 1 до 12), определяют с помощью табл. 7. По данным табл. 7 в масштабе по каждому лучу откладывают величины суммарных сил от окружности к центру.

   По  диаграмме износа определяют расположение оси масляного отверстия ( ). 

   Силы, действующие на колено вала.

   Суммарная сила, действующая на колено вала по радиусу кривошипа.

    . 

   Результирующая  сила, действующая на колено вала , определяется по диаграмме . Векторы полюса до соответствующих точек на полярной диаграмме в масштабе выражают силы , значения которых для различных φ заносят в табл. 6.

                                    Таблица 6

 

   Таблица 7

 

   Силы, действующие на коренные шейки.

   Коленчатый  вал рассчитываемого двигателя  полноопорный с кривошипами, расположенными под углом  . Порядок работы двигателя 1-3-4-2. Следовательно , когда первый кривошип повернут на угол , третий кривошип будет находится в положении , четвертый - и второй - .  

   Сила, действующая на первую коренную шейку.

   

   Изменение силы в зависимости от φ показывает полярная диаграмма , но повернутая на 180° и в масштабе .  

                                                      Таблица 8

 

   Диаграмму перестраивают в прямоугольные координаты.

    ,

   где - площадь под кривой , мм ; ОВ – длина диаграммы, мм;

    ; . 

   По  полярной диаграмме строят диаграмму  износа коренной шейки. 

   2.3. Уравновешивание.

   Центробежные  силы инерции рассчитываемого двигателя  и их моменты полостью уравновешены: .

   Силы инерции первого порядка и их моменты также уравновешены: .

   Силы  инерции второго порядка для  всех цилиндров направлены в одну сторону: .

   Уравновешивание сил инерции второго порядка  в рассчитываемом двигателе нецелесообразно, ибо применение двухвальной системы с противовесами для уравновешивания значительно усложнит конструкцию двигателя.

   Моменты от сил инерции второго порядка  в связи с зеркальным расположением  цилиндров полностью уравновешены: . 

   2.4. Равномерность крутящего момента и равномерность хода двигателя.

   Равномерность крутящего момента.

    . 

   Избыточная  работа крутящего момента.

    ,

   где - площадь над прямой среднего крутящего момента, мм ; - масштаб угла поворота вала на диаграмме .

   Равномерность хода двигателя принимается δ= 0,01. 

   Момент  инерции движущихся масс двигателя, приведенных к оси коленчатого вала.

    . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

   Глава 3. Расчет основных деталей  двигателя. 

   3.1. Расчет поршневой  группы. 

   Расчет  поршеня.

   На  основании данных расчетов (теплового, скоростной характеристики и динамического) получили: диаметр цилиндра D= 55 мм, ход поршня S= 78 мм, действительное максимальное давление сгорания при , площадь поршня , наибольшую нормальную силу при φ= 370°, массу поршневой группы , частоту вращения и λ= 0,285.

   В соответствии с имеющимися данными принимаем: толщину днища поршня δ= 5 мм, высоту поршня Н= 50 мм, высоту юбки поршня , радиальную толщину кольца t= 2 мм, радиальный зазор кольца в канавке поршня Δt= 0,8 мм, толщину стенки головки поршня s= 5,5 мм, величину верхней кольцевой перемычки , число и диаметр масляных каналов в поршне и . Материал поршня – эвтектический алюминиевый сплав с содержанием кремния 12%, ; материал гильзы цилиндра – серый чугун, . 

   Напряжение  изгиба в днище поршня.

    ,

   где .

   Днище должно быть усилено ребрами жесткости. Кроме того, в целях повышения  износо- и термостойкости поршня целесообразно осуществить твердое анодирование днища и огневого пояса, что уменьшит возможности перегрева и прогорания днища, а также пригорания верхнего компрессионного кольца. 

   Напряжения  сжатия в сечении х – х.

    ,

   где ; ; . 

   Напряжение  разрыва в сечении х – х:

   - максимальная  угловая скорость холостого хода

    ; 

   -масса  головки поршня с кольцами, расположенными  выше сечения х – х

    ; 

   - максимальная  разрывающая сила

    ; 

   - напряжение разрыва

    . 

   Напряжение  в верхней кольцевой перемычке:

   - среза

    ; 

   - изгиб

    ; 

   - сложное

    . 

   Удельное  давление поршня на стенку цилиндра.

    ;

    .

   Ускорение приработки юбки поршня, а также уменьшение трения и снижения износа пары – юбка поршня – стенка цилиндра – достигается покрытием юбки поршня тонким (0,003 – 0,005 мм) слоем олова, свинца или оловянно-свинцового сплава. 

   Гарантированная подвижность поршня в цилиндре.

   Достигается за счет установления диаметральных  зазоров между цилиндром и  поршнем при их неодинаковом расширении в верхнем сечении головки поршня и нижнем сечении юбки .