Уравновешивание двигателя

После выполнения кинематического и динамического расчетов производится анализ уравновешенности рассматриваемого двигателя.

Для достижения этой цели в расчетно-пояснительной записке на формате А3 миллиметровой бумаги необходимо в масштабе вычертить схему кривошипно-шатунного механизма:

- для рядных ДВС – ортогональная проекция, вид слева;

- для V-образных ДВС – схема КШМ в изометрии.

На схеме с указанием точек приложения и плоскостей стрелками нужно нанести направления действия сил инерции и моментов сил инерции.

Далее производится подсчет значений неуравновешенных сил инерции и моментов сил инерции для случая нахождения поршня первого цилиндра в ВМТ. Полученные значения цифрами указываются на схеме.

Проводится анализ и дается оценка конструктивной уравновешенности двигателя.

Затем производится выбор мероприятий для снижения или полного устранения действия неуравновешенных сил инерции и моментов сил инерции.

Определяются плоскости установки противовесов, их форма, масса и расстояние от оси коренной шейки. Предлагаются различные способы крепления дополнительных масс. Обосновывается необходимость установки специального механизма уравновешивания, его конструкция, место установки, способ привода.

В конце раздела следует отметить преимущества и недостатки выбранного способа уравновешивания с точки зрения его влияния на такие показатели двигателя, как:

- наличие шумов и вибраций при работе;

- долговечность;

- металлоемкость;

- технологичность производства;

- удобство обслуживания и ремонта.

Расчет деталей двигателя на прочность

При расчёте основных деталей двигателя на прочность необходимо производить краткое описание конструкции и условий работы детали (тепловой режим, вид нагрузки, нагружающие силы, расчётный скоростной режим.), некоторые сведения о технологии изготовления и о материале детали

Для каждой рассчитываемой детали должны быть выполнены эскизы со всеми необходимыми для расчёта размерами, схемы и эпюры нагружения, эпюры напряжений. Эскизы и графики, необходимые для расчёта, выполняются карандашом на миллиметровой бумаге формата А4, подшиваются в расчетно-пояснительную записку.

Расчет поршня

Рис. 9. Поршень и эпюра нагружения поршневого пальца

Определяем основные размеры поршня, пользуясь данными таблицы 5.

Таблица 5

Основные конструктивные соотношения элементов поршня

Наименование элементов поршня	Бензиновые двигатели	Дизели
Толщина днища поршня, δ/D Высота поршня, H/D Высота огневого(жарового) пояса,e/D Толщина первой кольцевой перемычки, hП/D Высота верхней части поршня, hI/D Высота юбки поршня, hю/D Внутренний диаметр поршня, di Толщина стенки головки поршня, S/D Толщина стенки юбки поршня,δю,мм Радиальная толщина кольца, t/D: компрессионного маслосъемного Радиальный зазор кольца в канавке поршня, ∆t, мм: компрессионного маслосъемного Высота кольца,a,мм Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии, А0/t Число масляных отверстий в поршне, nM Диаметр масленого канала, dM/a Диаметр бобышки, dб/D Расстояние между торцами бобышек, b/D Наружный диаметр поршневого пальца, dп/D Внутренний диаметр поршневого пальца, dB/dп Длина пальца, lп/D: закрепленного плавающего Длина головки шатуна, lШ/D: при закрепленном пальце при плавающем пальце	0,05-0,09 0,08-1,20 0,06-0,09 0.03-0.05 0,45-0,75 0,60-0,75	0,12-0,20 1,00-1,50 0,11-0,20 0.04-0.06 0,60-1,00 0,60-0,70
0,05-0,10 1,50-4,50   0,035-0,045 0,030-0,043     0,70-0,95 0,90-1,10 1,50-4,00     2,5-4,0 6-12 0,3-0,5 0,3-0,5 0,3-0,5 0,22-0,28   0,65-0,75   0,85-0,90 0,78-0,88   0,28-0,32 0,33-0,45	0,05-0,10 2,00-5,00   0,040-0,045 0,038-0,043     0,70-0,95 0,90-1,10 3,00-5,00     3,2-4,0 6-12 0,3-0,5 0,3-0,5 0,3-0,5 0,30-0,38   0,50-0,70   0,85-0,90 0,80-0,85   0,28-0,32 0,33-0,45

На основании данных проведенных ранее расчетов принимаем: диаметр цилиндра D, мм; ход поршня S, мм; действительное максимальное давление сгорания p_Z, МПа при каком-то n, мин^-1; площадь поршня F_П, см²; наибольшую нормальную силу N, МН при каком-то угле φ, градусов; массу поршневой группы m_П, кг; максимальную частоту вращения холостого хода n_x.x.max, мин^-1; значение λ.

В соответствии с данными таблицы 5, принимаем: толщину днища поршня δ, мм; высоту поршня Н, мм; высоту юбки поршня h_ю, мм; радиальную толщину кольца t, мм; радиальный зазор кольца в канавке поршня ∆t, мм; толщину стенки головки поршня s, мм; величину верхней кольцевой перемычки h_П, мм; число и диаметр масляных каналов в поршне n_М и d_M.

Назначаем материал поршня и материал гильзы цилиндра, задаемся значениями коэффициентов их линейного расширения, а=11´10^-6 1/К для чугуна, а=22´10^-6 1/К для алюминиевого сплава.

Только для поршня бензинового ДВС определяем напряжение изгиба в днище поршня

, МПа,

где , мм.

При высоком значении напряжения предлагаем мероприятия по повышению стойкости к изгибу.

Определяем напряжение сжатия в сечении x—x:

, МПа.

При этом площадь сечения х—х равна

, м²,

и значения , мм²,

, МН,

, мм.

Определяем напряжение разрыва в сечении х – х: