6. Расчет корпуса двигателя
У большей части современных автомобильных и тракторных двигателей блок цилиндров выполнен заодно с верхней частью картера и называется блок-картерном. К блок-картеру крепят и в нем размещают различные механизмы и отдельные детали двигателя. При работе двигателя блок-картер воспринимает значительные динамические и тепловые нагрузки. Схема передачи сил давления газов через элементы блока определяет силовую схему блок-картера. В современных автомобильных и тракторных двигателях наибольшее распространение получили следующие силовые схемы: с несущим блоком цилиндров; с несущим блоком рубашек и с несущими силовыми шпильками.
6.1 Блок цилиндров
Конструкция
блока цилиндров и его габаритные размеры
определяются назначением, условиями
работы и мощностью двигателя. Для расчета
принимаем материал корпуса – чугун.
Толщина перегородок чугунного блока и
стеной жидкостной рубашки обычно не
превышает 4 – 7 мм, а толщина перегородок
и стенок верхней половины картера 5 –
8 мм. Для однорядного дизельного двигателя
с однопролетным коленчатым валом и с
подшипниками качения отношение
.
6.2 Гильза цилиндра
Основные данные для расчета:
толщина
стенки гильзы цилиндра:
температурный перепад между внутренней
и наружной поверхностями гильзы:
Материал гильзы цилиндра – чугун:
допустимое
напряжение на растяжение для чугуна:
Расчетная толщина стенки гильзы:
Напряжение растяжения в гильзе от действия максимального давления газов:
допустимое
значение
Температурные напряжения в гильзе:
где
Суммарные напряжения в гильзе от давления газов и перепада температур:
допустимое
значение
на наружной поверхности:
на внутренней поверхности:
6.3 Головка блока цилиндров
Толщина нижней опорной стенки головки:
Толщина стенок жидкостной рубашки:
6.4 Расчет шпильки головки блока дизеля
Основные данные для расчета:
Материал шпильки – сталь 18ХНВА:
предел
текучести:
предел усталости при растяжении – сжатии:
коэффициент приведения цикла при
растяжении
– сжатии:
количество
шпилек на один цилиндр:
коэффициент затяжки шпильки для соединения
с
прокладками:
коэффициент основной нагрузки резьбового
соединения:
номинальный
диаметр шпильки:
шаг
резьбы:
внутренний
диаметр резьбы шпильки:
0.38
Проекция поверхности камеры сгорания на площадь, перпендикулярную оси цилиндра при верхнем расположении клапанов:
Сила давления газов на одну шпильку:
Сила предварительной затяжки:
Суммарная
сила, растягивающая шпильку, без учета
силы
:
0.012423МН
Минимальная сила, растягивающая шпильки:
Площадь сечения шпильки по внутреннему диаметру:
Максимальные и минимальные напряжения, возникающие в шпильке:
Среднее значение напряжения и амплитуды цикла:
где ;
т.к.
Запас прочности болта определяется по пределу усталости:
