3.3 Результаты Полученные данные проанализированы и
- определены максимальные напряжения, действующие в материале расчетных деталей;
- напряжения сравнены с допускаемыми напряжениями;
- определен запас прочности;
Результаты сведены в табл. 3.1.:
Табл. 3.1
Расчетное сечение |
Напряжения рассчитан-ные по методике [1], МПа |
Напряжения рассчитанные в COSMOS Works, МПа |
Расхожде-ния напряже-ний , % |
Допускае-мое напряжение, МПа |
Коэффици-ент запаса прочности |
Изгиб пальца в среднем сечении |
230 |
38,3 |
-83,3 |
250 |
6,52 |
Сечение пальца между бобышкой поршня и поршневой головки шатуна |
134 |
76,7 |
-42,7 |
250 |
3,25 |
Наружная поверхность поршневого пальца |
199 |
64,8 |
-67,4 |
350 |
5,40 |
Внутренняя поверхность пальца |
303 |
51,4 |
-83,1 |
350 |
6,80 |
Поршневая головка шатуна |
137 |
150 |
8,66 |
520 |
3,46 |
Стержень шатуна |
321 |
147 |
-54,2 |
350 |
2,38 |
Изгиб в крышке кривошипной головки шатуна |
124 |
63 |
-49,2 |
350 |
5,56 |
3.4 Выводы:
Все детали работоспособны.
Причины большого различия напряжения пальца в среднем сечении и во внутренней поверхности пальца ( расхождение напряжений -83,3% и -83,1% ) в том, что используются различные методики расчета, наличие человеческого фактора, использования материала со свойствами отличными от материала, применявшегося при расчетах по методике [1].
4Расчет теплонапряженного состояния корпусных деталей методом конечных элементов
4.1 Цель работы
Целью работы является изучение напряжений, возникающих в материале коленчатого вала и гильзы цилиндра, и проведение анализа по изменению конструкции деталей для обеспечения их работоспособности.
4.2 Порядок выполнения работы
4.2.1 Созданы трехмерные твердотельные модели коленчатого вала и гильзы в Solid Works и получены их чертежи в соответствии с рис.4.1 и рис.4.2.
Рис. 4.1 - Коленчатый вал М (1:10)
|
Рис. 4.2 – Гильза М (1:2) |
4.2.2 Задан материал деталей – кованое литое железо .
4.2.3 В программе COSMOS Works назначены нагрузки на рассчитываемые детали, полученные из динамического расчета, а также требуемые ограничения в соответствии с рис. 4.3 и рис. 4.4.
Рис. 4.3 - Нагрузки на коленчатый вал
|
Рис. 4.4 - Нагрузки на гильзу цилиндра |
4.2.4 Заданы следующие нагрузки на коленчатого вала, которые представлены на рисунке 4.1:
- тангенциальная сила Ft, действующая на шатунные шейки от шатуна, равная 16,7 кН;
- сила Fr, действующая вдоль кривошипа, равная 24,1 кН;
- максимальная инерционная сила от противовесов, действующая на щеки коленчатого вала, заданная угловой скоростью ϖ, равной 502 рад/с;
- суммарный крутящий момент на носке коленчатого вала со стороны маховика, заданный с помощью ограничения (фиксации);
- реакции на коренных опорах вращения, заданные с помощью ограничений (подшипника).
4.2.5 Заданы следующие нагрузки на гильзу цилиндра, которые представлены на рисунке 4.2:
- давление газов Рг на гильзу цилиндра вблизи верхней мертвой точки – 3,34 МПа;
- тепловая нагрузка от отработанных газов (T температура 393 К);
- сила со стороны поршня Fn на боковую поверхность , равная 5,35 кН;
- сила, действующая от блока цилиндров на опорные поверхности, заданная с помощью ограничения (фиксации).