1.4 Выводы

В ходе расчета двигателя в системе имитационного моделирования «Альбея» удалось добиться коэффициента наполнения немного меньше (около 1,19%) чем рассчитанной по методике [1]. Однако, максимальное давление цикла, полученное в «Альбее» , на 50,3% отличается от расчета, проведенного по методике [1] возможно из-за неправильного выставленного угла зажигания и учёта потерь давления в трубках и ресивере, что можно списать на различие методов ручного расчета и конечных элементов.

2Расчет теплонапряженного состояния поршневой группы методом конечных элементов

2.1 Цель работы:

Целью работы является изучение напряжений, возникающих в материале деталей цилиндропоршневой группы, и проведение анализа по изменению конструкции деталей для обеспечения их работоспособности.

2.2 Порядок выполнения работы:

2.2.1 Созданы трехмерные модели рассчитываемых деталей в Solid Works. Получены чертеж поршня в соответствии с рис. 2.1 и чертеж поршневого кольца в соответствии с

рис. 2.2.

Рис. 2.1 - Поршень М (1:4)

Рис. 2.2 – Кольцо М (1:2)

2.2.2 Заданы материал деталей: поршень – легированный алюминий (сплав 3003),

поршневое кольцо – серое литое железо.

2.2.3 В программе COSMOS Works на рассчитываемые детали назначены нагрузки, полученные из динамического расчета. Получены схемы нагружения в соответствии с рис. 2.3 и рис. 2.4.

Рис. 2.3 - Нагрузки на поршень

Рис. 2.4 - Нагрузки на кольцо

2.2.4 Заданы следующие нагрузки для поршня:

- давление газов Рг на днище поршня с учетом давления в кривошипной камере, равное 3,34 МПа;

- тепловое воздействие на днище поршня, заданной температурой Т равное 593 К;

- боковое усилие N на поршень со стороны цилиндра, равное 5,35 кН;

- инерционная, заданная ускорением j, действующим на поршень, равным 14,6 км/с²;

- сила на бобышки поршня со стороны поршневого пальца, заданная с помощью ограничения.

2.2.5 Заданы следующие нагрузки для поршневого кольца:

- реакция давления упругости поршневого кольца Pупр на стенку цилиндра,

равное 91 кПа;

- давление поршневых газов Рг на верхнюю кромку кольца, равное 3,34 МПа;

- усилие при одевании кольца F на поршень, равное 60 Н;

- максимальное инерционное ускорение j, действующее на поршневое кольцо ,

равное 14,6 км/с²;

- ограничение (фиксация) кольца в сечении напротив замка.

2.2.6 Получены схемы распределения напряжений и перемещений в поршне и кольце в соответствии с рисунками 2.5 - 2.8:

Рис. 2.5 - Напряжения в поршне	Рис. 2.6 - Перемещения в поршне
Рис. 2.7 - Напряжения в поршневом кольце	Рис. 2.8 - Перемещения в поршневом кольце

2.3 Результаты

Полученные данные проанализированы и

- определены максимальные напряжения, действующие в материале расчетных деталей;

- напряжения сравнены с допускаемыми;

- определен запас прочности;

Результаты сведены в табл. 2.1.:

Табл. 2.1

Расчетное сечение	Напряжения рассчитанные по методике [1], МПа	Напряжения, рассчитанные в COSMOS Works, МПа	Расхожде-ния напряже-ний , %	Допускае-мые напряже-ния, МПа	Коэффициент запаса
Днище поршня (изгиб)	130	464	256	150	0,32
Поршневая кольцевая перемычка	21,6	19,8	-8,33	40	2,02
Сечение поршня, ослабленное каналами для отвода масла	4,57	34,8	661	10	0,29
Юбка поршня	-	49,3		-	-
Сечение поршневого кольца, напротив его замка в рабочем состоянии	181	285	57,4	450	1,57
Сечение поршневого кольца, напротив его замка при надевании на поршень	259	286	10,4	450	1,57