4.5 Расчет распределительного вала

Масса движущихся деталей механизма распределения, приведенная к толкателю, М_т

М_т=(m_кл+) ∙ ()²+m_т+m_шт+= (28 +) ∙ ()²+ 23 = 154 г (3.116)

где === 23 г – масса коромысла, приведенная к оси толкателя.

Максимальная сила от выпускного клапана, действующая на кулачок

P_{т max}=+M_т(r₁ –r₀) =+ 154 ∙ 188² (20,5 - 15) ∙ 10^-6= 491,5 Н , (3.117)

где = 0,933 МПа (определяется по индикаторной диаграмме, при φ = 113,1⁰),≈= 0,1 МПа;

Стрела прогиба распределительного вала:

y= 0,8= 0,8= 0,00084 мм, (3.118)

где E=2,2∙10⁵МПа–модуль упругости стали;

l=a+b=50+74 =124 мм - длина пролета распределительного вала, принята по конструктивным соображениям;

d_р= 22 мм – наружный диаметр вала, принятый по конструктивным соображениям.

Напряжение смятия

ϭ_см =0,418= 0,418= 23 МПа, (3.119)

где = 10 мм – ширина кулачка.

ϭ_см< [ϭ_см] = 400 МПа. (3.120)

5 Расчет клапана в программе cosmosWorks

Зададим в месте крепления сухариков клапана (см. рисунок 3), минимальную силу от клапанной пружины, P_пр.(min)= 6 Н.

Максимальное давление газов, P_z= 5,071 МПа и температуру,T= 450⁰С зададим, действующими на тарелку клапана.

Граничные условия ограничения зададим на фаску клапана.

Рисунок 3 – Схема нагружения клапана

После задания всех нагрузок и ограничений проведём прочностной расчет и получим результаты расчета (см. рисунок 4).

Рисунок 4 – Результаты расчета клапана

Анализируя результаты, видим, что клапан выдерживает данные нагрузки:

ϭ = 738 МПа < [ϭ] = 750 МПа. (5.1)

6 Расчет гильзы цилиндра

Высота поршня, h_п

h_п= 0,785·D= 0,785·79 = 62 мм. (5.1)

Высоту гильзы цилиндра H, определяют по формуле

H=S+h_п+ 10 = 68 + 62 + 10 = 140 мм, (5.2)

где S– ход поршня, равный 68 мм,

h_п– высота поршя

Толщину стенки гильзы выбираем конструктивно: δ_Г= 6 мм.

Материал гильзы цилиндра – серый чугун: α =1110^-61/K, E=100000 МПа.

Зададим на верхнюю часть гильзы (см. рисунок 5) максимальное давление, P_z= 5,071 МПа.

Теперь зададим боковое усилие N= 4059 Н, на гильзу цилиндра со стороны поршня. Поскольку боковое усилие действует не по всей образующей цилиндрической поверхности, а область действия силы ограничена зоной, составляющей примерно 1/6 часть окружности, то необходимо задавать силуN, только в данной области.

Далее зададим тепловую нагрузку на поверхность гильзы цилиндры с помощью средней температуры поверхности стенки, T= 350⁰C.

Силу, действующую от блока цилиндров на опорные поверхности гильзы цилиндра, можно заменить граничным условием ограничения.

После задания всех нагрузок и ограничений проведём прочностной расчет и получим результаты расчета (см. рисунок 6).

Рисунок 4 – Результаты расчёта гильзы цилиндра

Список литературы

1. Колчин, А.И., Демидов, В.П. Расчет автомобильных и тракторных двигателей: Учеб. пособие для вузов. – 4-е изд., стер. – М.: Высш. шк., 2008. – 496 с.

2. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей. Учебник для студентов втузов обучающихся по специальности "Двигатели внутреннего сгорания" / Д.Н. Вырубов, С.И. Ефимов, Н.А. Иващенко и др.; Под ред. Орлина А.С., Круглова М.Г. – 4-е изд., перераб. и доп. – М.: Машиностроение, 1984. – 384 с.

3. Анурьев, В.И. Справочник конструктора-машиностроителя: в 3-х т.: Т. 2. – 8-е изд., перераб. и доп. Под ред. И.Н. Жестковой. – М.: Машиностроение, 2001. – 912 с.

4. Зейнетдинов, Р.А., Дьяков, И.Ф., Ярыгин, С.В. Проектирование автотракторных двигателей. Учебное пособие Ульяновск: УлГТУ, 2004.-168 с.