Лекция 5. Основы конструирования двигателей внутреннего сгорания. Конструирование поршней
Рассмотрим процессы создания двигателя для нового легкового автомобиля. Какими перспективными свойствами автомобиль должен обладать? Высокой скоростью и маневренностью или высокими тягово-динамическими свойствами. Для повышения скорости необходим двигатель с высокой частотой вращения, а это значит, что масса кривошипно-шатунного механизма должна быть небольшой, ход поршня тоже уменьшается, уменьшается и размер кривошипа, а мощность должна оставаться достаточной. Кроме того, для обеспечения маневренности у двигателя должна быть хорошая приемистость, т.е. быстрое увеличение и сброс оборотов. Очевидно, с увеличением оборотов уменьшаются габариты и масса двигателя, увеличивается динамика, что потребует специальных мер по увеличению прочности и уравновешиванию механизма. Так как время каждого такта двигателя будет уменьшаться, то необходимо переходить на четырехклапанные газораспределительные механизмы, повышать скорость газа впускных и выхлопных патрубков. Все это учитывается при составлении технического задания на проектирование нового двигателя.
Остановимся на общих компоновках двигателей внутреннего сгорания. Из всех имеющихся в промышленности компоновок в основном применяются три:
1. Рядные двигатели, когда все цилиндры расположены в ряд вдоль коленчатого вала (двигатели ВАЗ) (рис. 5.1).
2. Двигатели с V-образным расположением цилиндров и с совмещенными двумя шатунами на одной шатунной шейке (двигатели КамАЗ, ЯМЗ) (рис. 5.2).
3. Двигатели со звездообразным расположением цилиндров, с одним главным шатуном и остальными прицепными (рис. 5.3). Это авиационные двигатели типа АШ-82Т для самолетов или АШ-82В для вертолетов, а также для подводных лодок.
Таблица 5.1
Средние соотношения размеров деталей двигателя к диаметру D
| Название параметра | ДсИЗ | Дизели |
| Высота поршня H/D | 0,60...0,80 | 0,80...1,20 |
| Толщина днища поршня d/D | 0,06...0,09 | 0,15...0,22 |
| Высота жарового пояса hг/D | 0,03...0,08 | 0,06...0,18 |
| Высота первой кольцевой перемычки hп/D | 0,04...0,05 | 0,05...0,08 |
| Толщина стенки головки поршня s/D | 0,05...0,10 | 0,05...0,10 |
| Расстояние до оси пальца h1/D | 0,30...0,50 | 0,50...0,62 |
| Толщина стенки юбки поршня dю, мм | 1,50...3,00 | 1,50...3,50 |
| Радиальная толщина кольца t: компрессионного tк/D маслосъемного tм/D | 0,040...0,045 0,038…0,043 | 0,040...0,045 0,038…0,043 |
| Высота кольца ак, мм | 1,00...1,75 | 1,75...3,00 |
| Радиальный зазор кольца в канавке поршня Dt, мм: компрессионного маслосъемного | 0,70...0,95 0,9…1,10 | 0,70...0,95 0,90…1,10 |
| Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии S/t | 2,5...4,0 | 3,2...4,0 |
| Количество масляных отверстий в поршне iмо | 6...12 | 6...12 |
| Диаметр отверстия масляного канала dм/b | 0,30...0,50 | 0,30...0,50 |
| Наружный диаметр пальца dп/D | 0,20...0,28 | 0,32...0,40 |
| Внутренний диаметр пальца dв/dп | 0,65…0,75 | 0,50…0.70 |
| Длина пальца lп/D | 0,85…0,90 | 0,85…0,90 |
| Расстояние между торцами бобышек b/D | 0,25…0,40 | 0,25…0,40 |
| Диаметр бобышки dб/D | 0,30…0,50 | 0,40…0,50 |
| Длина головки шатуна lш/D | 0,28…0,45 | 0,28…0,32 |
При проектировании конструктор учитывает следующие параметры: Сп – скорость поршня; n – частоту вращения вала;
S/D – отношение хода поршня к его диаметру;
Pг – среднее эффективное давление;
i – число цилиндров; D –диаметр цилиндров.
С увеличением диаметра поршня повышается эффективный КПД, но повышается нагрузка на кривошипно-шатунный механизм и подшипники. Обычно диаметры поршня не превосходят D=150 мм. Выбрав компоновку двигателя, приступают к проектированию цилиндропоршневой группы.
Дата добавления: 2016-02-16; просмотров: 984;