Расчет на прочность деталей и узлов двигателя.

Расчет на прочность деталей и узлов двигателя.

 

Выбор размеров и расчет на прочность деталей поршневой группы.

Поршневая группа состоит из следующих основных деталей:

- поршня составного;

- поршневых колец, компрессионных и маслосъемных;

- поршневого пальца, плавающего.

Конструкция поршневой группы должна разрабатываться с учетом следующих требований:

- обеспечение надежного уплотнения полости цилиндра;

- эффективный отвод тепла от головки поршня;

- достаточно развиты опорные поверхности поршневого пальца для обеспечения умеренных удельных давлений;

- минимально возможная масса при сохранении необходимой прочности и жесткости.

Конструктивные соотношения:

 

 

Основные размеры поршня:
Общая длина поршня, м	0,351
Средний радиус пластины, м	0,119
Длина тронка, м	0,2904
Толщина донышка, м	0,0216
Толщина стенки, м	0,06
Толщина (высота) кольца, м	0,00675
Ширина кольца, м	0,00945
Число компрессионных колец
Расстояние между бобышками, м	0,1485
Длина поршневого пальца, м	0,259
Диаметр поршневого пальца, м Минимальное сечение поршня м2 Проверка на сжатие по минимальному сечению:   Напряжение по контуру в радиальном направлении: В тангенциальном направлении: Напряжение в центре днища: Напряжение изгиба посередине поршневого пальца:     439МПа = 4476 кгс/см2 Допускаемое напряжение для легированных деталей 2500-5000 кгс/см2   Кольцо: Толщина кольца: Высота кольца: h=0,0675 см Зазор в замке кольца: Зазор после укладки кольца:	0,108 1,61
Нагрузки на элементы поршня:
Проверка на сжатие по минимальному сечению, МПа
Напряжения по контуру в радиальном направлении, МПа	115,4
Напряжения по контуру в тангенциальном направлении, МПа Напряжение в центре днища, МПа	111,1
Напряжения изгиба посередине пальца, МПа

Поршень стальной

Учитывая нагрузки, действующие на поршень, подбирается материал для его изготовления. В составных поршнях для изготовления головки применяют жаропрочные стали 20ХЗМВФ по ГОСТ 5632-72. Материал поршневых колец сталь 45 по ГОСТ 1050-88. Материал поршневого пальца - сталь 15 по ГОСТ 1050-88.

 

Разработка систем двигателя.

Система смазывания

Масляный насос забирает масло из поддона. Поскольку в узлах трения масло нагревается и загрязняется, его необходимо непрерывно охлаждать и очищать. В связи с этим от насоса масло направляется в фильтр грубой очистки, после чего в охладитель масла, а затем уже поступает на смазывание двигателя, после фильтра ФГО часть масла проходит через фильтр тонкой очистки и направляется обратно в поддон.

В состав системы смазывания входят также манометры, показывающие давление масла до фильтров и после них, термометры по которым можно судить о степени нагревания масла в двигателе и о работе холодильника. Давление в системе можно регулировать перепускным клапаном масляного насоса.

Для прокачивания системы двигателя перед пуском предназначен ручной насос с невозвратным клапаном.

 

Основные размеры и расчёт системы смазывания двигателя.

Составляющая теплового баланса в масло, %:

,

где - удельный эффективный расход топлива, ;

- ход поршня, ;

- среднее эффективное давление, ;

- температура наддувочного воздуха после охладителя, ⁰С;

- частота вращения двигателя, .

 

Тепловой поток, отводимый от двигателя маслом:

Тепловой поток, отводимый маслом, :

,

где - расход топлива на номинальном режиме, .

Массовый расход масла через систему, :

где - теплоемкость масла

– температура масла на выходе из двигателя;

– температура масла на входе в двигатель.

Объёмный расход масла, м³/с:

,

где - плотность масла, принимается равной 910 .

По параметрам «подача – давление» производится выбор типа масляного насоса и определяются его конструктивные параметры.

Давление масла на выходе из насоса принимается равным 300 кПа. Тип масляного насоса – шестерённый.

Мощность масляного насоса:

где h - КПД насоса, h=0,7

 

Выбирается сетчатый фильтр.

Необходимая поверхность фильтра:

где – живое сечение фильтрующих элементов, где V_м=94,286 л/мин – расчётная маслопроизводительность масляного насоса;

w_м=1,5 см/ ч – допускаемая средняя скорость масла.

к_ж=30,8% - коэффициент живого сечения

Размер ячейки – 0,125 мм; диметр проволоки – 0,10 мм; число ячеек на одну линию – 44,5

Средний температурный напор

где - эффективность нагревания, определяемая выражением

;

- отношение водяных эквивалентов, определяемое выражением

.

 

Q_ом – тепловой поток отводимый в ОМ забортной водой

к- коэффициент теплопередачи, к=300 Вт/(м²К)

Объем масла в циркуляционной системе:

Система смазывания

Масляный насос не подает масло при пуске

 

Неисправен невозвратный клапан НЕТ

на всасывающем трубопроводе.

 

ДА

 

Заполнить масляный насос и его

всасывающий трубопровод маслом

непосредственно перед пуском

с помощью резервного насоса.

 

 

НЕТ

Недостаточно масла в картере

 

 

ДА

 

Проверить уровень масла в картере

и при необходимости добавить масло

 

Увеличены зазоры у рабочих шестерен масляного НЕТ

насоса из-за плохой сборки или износа

 

 

ДА

 

1 2

 

ДА

 

Снять крышку масляного насоса и проверить торцевые и

радиальные зазоры между шестернями и корпусом

насоса. В случае износа шестерен заменить их. НЕТ

 

 

НЕТ

Подсасывание воздуха через неплотности

во всасывающем трубопроводе.

 

 

ДА

 

 

Опрессовать и уплотнить всасывающий трубопровод.

Перед повторным пуском залить масло в масляный

насос и всасывающую магистраль.

 

Ищите другую неисправность.

 

 

Капитальный ремонт

 

Выполняется, как правило, в специализированных заводах, где производится полная разборка дизеля с последующей дефектацией всех деталей. По результатам дефектации всех деталей. По результатам дефектации часть деталей подвергается восстановлению, а другую часть - отправляют в металлолом, с последующей заменой их новыми. После чего дизель собирают из новых и восстановленных деталей и узлов, регулируют и испытывают на стенде.

 

 

Расчет на прочность деталей и узлов двигателя.