Выбор размеров и расчет на прочность маховика

На фланце отбора мощности устанавливаем маховик. Назначение маховика состоит в повышении равномерности вращения, в использовании для периодического проворачивания при длительной стоянке двигателя, при регулировочных работах с топливной аппаратурой и механизмами газораспределения. На окружности маховика располагают оттиски ВМТ соответсвующих цилиндров.

Момент инерции зависит от массы маховика в первой степени и от диаметра во второй. Это значит, что целесообразно изготовлять маховик большого диаметра, что позволит уменьшить его массу. Однако при чрезмерно большом диаметре маховика появляется опасность разрыва обода центробежной силой. Поэтому существуют ограничения для окружной скорости маховика.

Материал обода маховика – СЧ36 ГОСТ 1412-85. Пределом прочности [_в]=290 МПа (приt=200⁰С).

Степень неравномерности вращения

Средний диаметр обода маховика 2,9 м

Высота обода маховика 60,9 мм

Ширина обода маховика 91,4 мм

Окружная скорость обода маховика 49,6 м/с

Масса обода маховика 380 кг

Напряжение в материале обода 18,4 МПа

Допускаемая окружная скорость:

для чугунного маховика Vдоп = 30...35 м/с

для стального маховика Vдоп = 100...110 м/с

Выбор размеров и расчет на прочность втулки цилиндра

Втулка цилиндра подвергается воздействию механических нагрузок от давления газов, а также высоких термических нагрузок из-за необходимости отвода теплоты в охлаждающую среду – воду. Для уменьшения термических напряжений и искажения геометрической формы, втулка устанавливается так, чтобы обеспечивалась её свободное расширение от нагрева как в осевом, так и диаметральном направлениях. Втулки дизелей омываются снаружи охлаждающей водой. Внутренняя рабочая поверхность втулки – зеркало цилиндра. Она тщательно обрабатывается: подвергается шлифованию, термообработке, хонингованию. Между зеркалом цилиндра и поршневыми кольцами происходит граничное трение, характеризующееся высокой интенсивностью изнашивания трущихся поверхностей деталей. Для улучшения условий смазывания на зеркале цилиндра выполняется специальный масло удерживающий микрорельеф.

Материал втулки СЧ45 ГОСТ 1412-85 пределом прочности [_в]=310 МПа (приt=200⁰С).

Во втулках предусмотрены два опорных и уплотнительных пояса. На бурт верхней части блок-картера втулка садится фланцем, под который устанавливают прокладку.

Втулки смазываются частицами масла, содержащимися в картерном пространстве и оседающими на их поверхностях.

Нагрузки на элементы втулки цилиндра, МПа.

Суммарные напряжения в опорном бурте, МПа	196,0497
Напряжения смятия в опорном бурте, МПа	73,73964
Удельные давления в уплотнительной канавке, МПа	70,22827

Размеры элементов верхней части втулки, м.

Наружный диаметр опорного бурта 0,46 м

Высота опорного бурта 0,03 м

Средний диаметр наружной канавки 0,38 м

Ширина уплотнительной канавки 0,024 м

Диаметр верхнего уплотнительного пояса 0,42 м

Расчет крышки цилиндра

На крышку действует сила затяжки P_f, давление газов при работающем двигателе.

Температурные напряжения:

МПа

где: кВт/м

=10 мм – толщина стенки;

Е=750 кПа – модуль упругости;

=190 кДж/мК – теплопроводность материала;

=0,25 – коэффициент Пуассона.

Цилиндровую крышку выполняем литьем из чугуна марки СЧ24 ГОСТ 1412-85.

Разработка систем двигателя

Топливная система

Топливная аппаратура, входящая в систему топливоподачи должна обеспечивать:

1. Точную дозировку цикловой подачи топлива в соответствии с режимом работы;

2. Впрыск топлива в заданной фазе рабочего процесса за определенный промежуток времени;

3. Возможность изменений момента опережения впрыска топлива;

4. Устойчивую работу при минимальной частоте вращения, не превышающей 1/3 от номинальной;

5. Оптимальный закон впрыска для заданных условий распыливания, воспламенения и сгорания топлива;

6. Надежную и безотказную работу на всех эксплуатационных режимах работы;

7. Максимально возможный ресурс работы до замены (особенно плунжерных пар).

В дизелях применяется система непосредственного впрыска топлива с топливной аппаратурой разделенного типа (ТНВД – форсунка). Такая аппаратура проста в изготовлении, надежна в работе и полностью отвечает изложенным выше требованиям.

Состав системы топливоподачи:

Расходная цистерна, фильтр грубой очистки, топливоподкачивающий насос, фильтр тонкой очистки, форсунка, ТНВД и его привод, щелевой фильтр тонкой очистки, топливо проводы, арматура низкого и высокого давления.

В системе применяем гидрозапорную форсунку. Данная система обеспечивает более простую регулировку распределения нагрузки по цилиндрам из-за одинакового давления опрессовки форсунок. Зазор между иглой и направляющей частью распылителя в гидрозапорной форсунке может быть больше, чем в плунжерной (до 5-8 мкм). Просачивающаяся запорная жидкость хорошо смазывает иглу, поэтому уменьшается изнашивание прецизионной пары и снижается вероятность зависания иглы, что является достаточно важным при работе на тяжелых сортах топлива.

Запорной жидкостью в данном случае является топливо, из системы топливоподачи двигателя. Запорная жидкость нагнетается в аккумулирующую емкость, где посредством перепускного клапана поддерживается давление 20 МПа. Далее запорная жидкость подается на гидрозапор отдельной форсунки.

Основные размеры и расчет топливной системы.

Геометрический угол опережения подачи топлива равен 192º до ВМТ

Насос высокого давления:

Цикловая подача при PMEн, г/цикл 3,16

Максимальная цикловая подача 4,11

Минимальная цикловая подача 3,95

Средняя скорость плунжера, м/с 1,65

Продолжительность впрыска, гр.пкв 16,5

Полезный ход плунжера, мм 15,6

Полный ход плунжена, мм 36,0

Диаметр плунжера, мм 20,5

Распылитель форсунки:

Давление конца сжатия, МПа 6,54

Давление впрыска топлива, МПа 18

Число сопловых отверстий 6

Высота подъема иглы форсунки, см 0,2

Средняя скорость впрыска, м/с 142,2

Время впрыска, сек 0,0107

Сумм.пл.сопл.отв., см.кв 0,03253654

Диаметр одного отверстия, мм 0,8321249

Диаметр запорного конуса, см 0,5200485

Диаметр иглы форсунки, см 0,9360873

Дифференциальная площадка, см.кв 0,4759928

Угол запорной поверхности конической иглы =60º (наибольшая герметичность). Применяем охлаждение форсунки. Охлаждение в гидрозапорной форсунке производится теплоотводом через запирающую жидкость (находящаяся под иглой), которая соприкасаясь с иглой и деталями форсунки, обеспечивает хорошее охлаждение распылителя. Для лучшего охлаждения форсунки иглу выполняют с внутренним сверлением.