Таблица 4.3
|
| Угол поворота | Движущая сила | Т1, мм | Т2, мм | Т3, мм | Т4, мм | Т5, мм | Т6, мм | Т7, мм | ST, мм |
|
|
| п.к.в | Рg, мм |
| ||||||||
|
|
| ||||||||||
|
| 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 |
|
|
| 0 | 5069 | 0 |
| |||||||
|
| 15 | -1986 | -860 | -427,4 | -738 | -219,7 | -89,4 | -1717 | -550 | -4601,5 | 1 |
| 1 | 30 | -1078 | 857,6 | -345,1 | -833,2 | -407,2 | 0 | -1821,8 | -632,6 | -3182,3 |
|
|
| 45 | -501 | -660,6 | -264,5 | -1254,5 | -530,8 | -96,3 | -2092 | -492 | -5390,7 |
|
|
| 51,4 | -385 | -666,9 | -178,3 | -1249 | -621,2 | -131,2 | 0 | -385,5 | -3232,1 |
|
|
| 60 | -269,4 | -550 | -131,1 | -1717 | -656,8 | -219,7 | -860 | -427,4 | -4562 |
|
| 2 | 75 | -256 | -632,6 | -89,4 | -1821,8 | -738 | -407,2 | 857,6 | -345,1 | -3176,5 | 6 |
|
| 90 | -282 | -492 | 0 | -2092 | -833,2 | -530,8 | -660,6 | -264,5 | -4873,1 |
|
|
| 102,8 | -346 | -385,5 | -96,3 | 0 | -1254,5 | -621,2 | -666,9 | -178,3 | -3202,7 |
|
|
| 105 | -346 | -427,4 | -131,2 | -860 | -1249 | -656,8 | -550 | -131,1 | -4005,5 |
|
|
| 120 | -334 | -345,1 | -219,7 | 857,6 | -1717 | -738 | -632,6 | -89,4 | -2884,2 |
|
| 3 | 135 | -333 | -264,5 | -407,2 | -660,6 | -1821,8 | -833,2 | -492 | 0 | -4479,3 | 3 |
|
| 150 | -338,8 | -178,3 | -530,8 | -666,9 | -2092 | -1254,5 | -385,5 | -96,3 | -5204,3 |
|
|
| 154,2 | -338,8 | -131,1 | -621,2 | -550 | 0 | -1249 | -427,4 | -131,2 | -3109,9 |
|
|
| 165 | -338,8 | -89,4 | -656,8 | -632,6 | -860 | -1717 | -345,1 | -219,7 | -4520,6 |
|
| 4 | 180 | -338,8 | 0 | -738 | -492 | 857,6 | -1821,8 | -264,5 | -407,2 | -2865,9 | 4 |
|
| 195 | 204,6 | -96,3 | -833,2 | -385,5 | -660,6 | -2092 | -178,3 | -530,8 | -4776,7 |
|
|
| 205,6 | 411 | -131,2 | -1254,5 | -427,4 | -666,9 | 0 | -131,1 | -621,2 | -3232,3 |
|
|
| 210 | 415 | -219,7 | -1249 | -345,1 | -550 | -860 | -89,4 | -656,8 | -3970 |
|
|
| 225 | 543 | -407,2 | -1717 | -264,5 | -632,6 | 857,6 | 0 | -738 | -2901,7 |
|
| 5 | 240 | 615 | -530,8 | -1821,8 | -178,3 | -492 | -660,6 | -96,3 | -833,2 | -4613 | 5 |
|
| 255 | 680 | -621,2 | -2092 | -131,1 | -385,5 | -666,9 | -131,2 | -1254,5 | -5282,4 |
|
|
| 257 | 680 | -656,8 | 0 | -89,4 | -427,4 | -550 | -219,7 | -1249 | -3192,3 |
|
|
| 270 | 731,5 | -738 | -860 | 0 | -345,1 | -632,6 | -407,2 | -1717 | -4699,9 |
|
|
| 285 | 808 | -833,2 | 857,6 | -96,3 | -264,5 | -492 | -530,8 | -1821,8 | -3181 | 2 |
| 6 | 300 | 1001 | -1254,5 | -660,6 | -131,2 | -178,3 | -385,5 | -621,2 | -2092 | -5323,3 |
|
|
| 308,4 | 924 | -1249 | -666,9 | -219,7 | -131,1 | -427,4 | -656,8 | 0 | -3350,9 |
|
|
| 315 | 1566 | -1717 | -550 | -407,2 | -89,4 | -345,1 | -738 | -860 | -4706,7 |
|
| 7 | 330 | 2901 | -1821,8 | -632,6 | -530,8 | 0 | -264,5 | -833,2 | 857,6 | -3225,3 | 7 |
|
| 345 | 5120 | -2092 | -492 | -621,2 | -96,3 | -178,3 | -1254,5 | -660,6 | -5394,9 |
|
|
| 360 | 5069 | 0 | -385,5 | -656,8 | -131,2 | -131,1 | -1249 | -666,9 | -3220,5 |
|
Диаграмму суммарных сил ST строим для одного периода, т.к. она повторяется для других периодов.
Для построения определяем среднюю удельную силу сопротивления tср по среднему индикаторному давлению из теплового расчета Рі = 2,06 МПа по формуле:
МПа
Где і – число цилиндров = 7
В масштабе tср = 3,9*15=58,5 мм
V. Расчет на прочность деталей поршневой группы
Условия работы и материалы для изготовления поршневой
Группы
К деталям поршневой группы двухтактных дизелей относятся поршень,
поршневой шток, поперечина крейцкопфа и ползуны.
Рассчитываем поршень и поперечину крейцкопфа.
Поршень воспринимает силу давления газов и передает ее через шатун на кривошип коленчатого вала. Днище головки поршня участвует в создании объема камеры сгорания, работает в зоне повышенных температур. В результате в материале поршня возникают значительные механические и тепловые напряжения. Большая разность температур поверхности днища поршня со стороны камеры сгорания и с противоположной стороны приводит к появлению напряжений сжатия у горячих волокон и напряжений растяжения у холодных.
Материал для изготовления поршней должен иметь высокие механические прочность и жаростойкость, хорошую теплопроводность и малые значения коэффициента линейного расширения.
Материалами для изготовления поршней служит чугун, сталь и легкие сплавы.
Широкое распространение для изготовления поршней получили алюминиевые сплавы (особенно для быстроходных и высокооборотных дизелей). По сравнению с чугунными они имеют ряд преимуществ:
- меньшая плотность (р = 2,7...2,8 г/смЗ), это позволяет снизить массу поршня и силы инерции, а следовательно форсировать частоту вращения вала,
- более высокую теплопроводность, дающую возможность снизить рабочую температуру днища на 100... 150 °С по сравнению с неохлаждаемыми чугунными поршнями, возможность изготовления заготовок поршней более эффективными способами с минимальными припусками на механическую обработку
В то же время алюминиевые сплавы имеют и ряд недостатков:
- высокие коэффициенты линейного расширения вынуждают увеличивать зазоры между поршнем и втулкой,
- меньшую износостойкость, чем чугунные,
- более низкие механические свойства, - относительно высокую стоимость.
Для изготовления поршней применяются литейные алюминиевые сплавы (АЛ4, АЛ 10В, АЛ19, В300, В14А) и деформируемые сплавы (АК2, АК4, АК4-1, Д20, Д21).
Основные свойства алюминиевых сплавов, применяемых для изготовления поршней приведены в таблице 5.1.
Таблица 5.1- Свойства алюминиевых сплавов
| Марка сплава | Механические свойства | Для работы при температуре | ||
| s в. МПа | d5, % | НВ. МПа | оС | |
| АЛ4 | 196 | 0.5 | 932 | 300 |
| АЛ 10В | 127... 196 | - | 785... 980 | 300 |
| АЛ 19 | 118...167 | 4.5 | - | 175... 300 |
| В300 | 206 | 0.8 | 736 | 350 |
| В14А | 206 | 0.8 | 638 | 250...300 |
| АК2 | 206...353 | 10... 14 | 1030 | 150... 250 |
| АК4 | 156...353 | 10 | 1080 | 150...350 |
| АК4-1 | 235... 363 | 12...19 | 980... 1177 | 150... 300 |
| Д20 | 314 | 16... 20 | 980 | 150...300 |
| Д21 | 373 | 5...6 | 980 | 150...275 |
В последние годы значительное внимание уделяется составным поршням, в которых головка поршня выполняется из жаропрочного материала (из специального чугуна или стали).
Однако стальные поршни применяются очень редко. Проводятся исследования по применению для изготовления поршней титановых сплавов.
Поперечина крейцкопфа. В МОД крейцкопфного типа поршневой шток с шатуном соединяется по средством поперечины, которая одновременно является осью шарнира (главного соединения) и опорой для крепления
ползунов крейцкопфа.
В двухтактных дизелях поперечина крейцкопфа – при нагрузке, близкой к пульсирующей. Кроме этого, эти детали испытывают тепловую нагрузку от тепла, передаваемого от головки поршня,
Тяжелые условия работы соединительных деталей обуславливают повышенные требования к материалу для его изготовления. Основные из них следующие: высокая сопротивляемость ударной нагрузке (вязкая сердцевина), высокая прочность, высокая износостойкость (твердый поверхностный слой).
Этим условиям удовлетворяют различные углеродистые и легированные стали после соответствующей термообработки.
Этим условиям удовлетворяют различные углеродистые и легированные стали после соответствующей термообработки (азотирование, цементация, закалка с отпуском). Для изготовления поперечин крейцкопфа малооборотных дизелей применяют обычно малоуглеродистые стали марок 15 и 20.
Поперечины из низкоуглеродистых сталей после основной механической
обработки подвергают цементации на глубину 0,5..1,5 мм, затем проводят закалку с низким отпуском и поверхностное шлифование.
