Выбор размеров и расчет на прочность деталей шатунной группы.

Шатунная группа состоит из следующих элементов:

- стержня шатуна с поршневой головкой;

- разъемной кривошипной головки, верхняя половина которой может выполняться за одно целое со стержнем шатуна или отдельно от него;

- шатунных болтов;

- вкладышей подшипников.

Изготовляют шатуны ковкой с последующей термической и механиче­ской обработкой, исключающей возможность появления зон концентрации напря­жений в процессе работы.

Конструктивные формы шатунов тронковых двигателей зависят от типа двигате­ля, его быстроходности, тактности, применяемых материалов, ресурса и ряда других факторов.

Поршневая головка шатуна отковывается за одно со стержнем в виде замкнутой проушины цилиндрической формы, имеющей плавное сопряжение со стержнем ша­туна. В отверстие поршневой головки с начальным натягом устанавливают бронзо­вую втулку. Размеры поршневой головки определяются размерами поршневого пальца и возможностью размещения ее внутри поршня.

Конструкция шатунных болтов должна отвечать требованиям прочности и надежности при длительной работе.

Конструкция шатуна.

Шатун со стержнем цилиндрового сечения. Нижняя головка шатуна с прямым разъемом скрепляется четырьмя шатунными болтами.

 

Основные размеры шатуна:
Линейный размер головки шатуна, м	0,140
Длина шатуна, м	0,679
Диаметр шейки вала, м	0,231
Диаметр головки шатуна, м	0,1836
Диаметр стержня шатуна, м	0,07
Нагрузки на элементы конструкции шатуна:
Напряжения сжатия в минимальном сечении, МПа
Сложные напряжения сжатия и продольного изгиба:
в плоскости качания шатуна, МПа
в перпендикулярной плоскости, МПа

Материал стержня шатуна - сталь 40ХН2МА ГОСТ 4543-71. Материал шатунных болтов - 40ХН2МА ГОСТ4543-71.

Болты изготавливаются ковкой или штамповкой с последующей термической или механической обработкой. Рабочий слой изготовлен из сплава свинца, олова и меди. Смазка подшипника поршневого пальца осуществляется маслом.

 

 

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