Динамические показатели 2х тактного 7-ти цилиндрового двигателя с порядком работы цилиндров 1-6-3-4-5-2-7

              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 t_ср по среднему индикаторному давлению из теплового расчета Р_і = 2,06 МПа по формуле:

                              МПа

Где і – число цилиндров = 7

В масштабе t_ср = 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/см^З), 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.