Расчет основных деталей двигателя
Общие сведения
Расчет деталей с целью определения напряжений и деформаций, возника-ющих при работе двигателя, производится по формулам сопротивления мате-риалов и деталей машин. До настоящего времени большинство используемых расчетных выражений дает лишь приближенные значения напряжений.
Несоответствие расчетных и фактических данных объясняется различ-ными причинами, основными из которых являются: отсутствие действи-тельной картины распределения напряжений в материале рассчитывае-
мой детали; использование приближенных расчетных схем действия сил
и мест их приложения; наличие трудно учитываемых знакопеременных нагрузок и невозможность определения их действительных значений; трудность определения условий работы многих деталей двигателя и их термических напряжений; влияние не поддающихся точному расчету упругих колебаний; невозможность точного определения влияния состоя-ния поверхности, качества обработки (механической и термической), размеров детали и т. д. на величину возникающих напряжений.
В связи с этим применяемые методы расчета позволяют получить напряжения и деформации, являющиеся лишь условными величинами и характеризующие только сравнительную напряженность рассчитываемой детали. Это положение становится все актуальнее в последние годы
в связи с достижениями в области создания новых конструкционных материалов особо высокой прочности. В двигателестроении уже исполь-зуются композиционные материалы, в состав которых входят высоко-прочные полимеры, пластмассы, керамика и т. п. Создаются конструкционные материалы с заранее заданными свойствами.
|
|
Основными нагрузками, действующими на детали двигателя, являются силы давления газов в цилиндре и силы инерции поступательно и вращательно движущихся масс, а также усилия от упругих колебаний и тепловых нагрузок.
Нагрузка от давления газов непрерывно изменяется в течение рабочего цикла и имеет максимальное значение лишь на сравнительно небольшом участке хода поршня. Нагрузка от инерционных сил имеет периодический характер изменения и в быстроходных двигателях иногда достигает значений, превышающих нагрузку от давления газов. Указанные нагрузки являются источниками различных упругих колебаний, представляющих опасность при явлениях резонанса.
Усилия от температурных нагрузок, возникающие в результате выделения теплоты при сгорании рабочей смеси и трения, снижают механическую прочность материалов и вызывают дополнительные напряжения в сопряженных деталях при их различном нагревании
и различном линейном (или объемном) расширении.
|
|
Расчетные режимы
Величина и характер изменения основных нагрузок, воздействующих на детали двигателя, зависят от эксплуатационного режима работы двигателя. Обычно рассчитывают детали для режимов, на которых они работают в наиболее тяжелых условиях.
Основные расчетные режимы для бензиновых двигателей (рис. 17а):
1) максимального крутящего момента М e . max при частоте вращения
n M = (0,5…0,6)·n N, когда давление газов в цилиндре достигает наибольшего значения pz . max, а силы инерции сравнительно малы;
2) номинальной мощности Ne N при частоте вращения n N, когда
все расчеты деталей производятся от совместного действия газовых
и инерционных нагрузок;
3) разностной частоты вращения nразн = (1,15…1,40)·n N, когда
силы инерции достигают наибольших значений, а давление газов незна-чительно или равно нулю.
Для быстроходных дизелей (рис. 17б) принимают расчетные
режимы:
1) номинальной мощности Nе N при частоте вращения n N, когда давление сгорания достигает максимального значения pz. max, а детали рассчитывают от совместного действия газовых и инерционных нагрузок;
2) максимальной частоты вращения при холостом ходе n Х. Х. max =
= (1,04…1,07)·n N, при котором силы инерции достигают наибольших значений.
|
|
Рис. 17. К выбору расчетных режимов работы двигателя: а – бензиновый двигатель, б – дизельный двигатель с наддувом
При расчетах деталей бензиновых двигателей максимальное давле-
ние газов pz . max определяют или по тепловому расчету, проведенному
для режима максимального крутящего момента, или приближенно принимают равным расчетному (без учета скругления индикаторной диаграммы) максимальному давлению р z сгорания, полученному по тепло-вому расчету для режима номинальной мощности. Инерционными
силами при расчетах на режиме максимального крутящего момента пренебрегают.
При расчетах на режиме номинальной мощности условно при-
нимают, что максимальная газовая сила Pz действует совместно
с максимальной инерционной силой в в.м.т. Величину максимальной газовой силы определяют по тепловому расчету для режима номинальной мощности с учетом скругления индикаторной диаграммы.
При расчетах на режиме разностной частоты вращения коленчатого вала давлением газов пренебрегают.
Дата добавления: 2020-04-25; просмотров: 257; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!