Расчет авиационного звездообразного поршневого двигателя с воздушным охлаждением (прототип АИ-14)
Краткое описание звездообразного поршневого двигателя. Расчет процессов наполнения, сжатия, сгорания, расширения двигателя. Индикаторные и геометрические параметры двигателя. Расчет на прочность основных элементов. Расчет шатуна и коленчатого вала.
| Рубрика | Транспорт |
| Вид | курсовая работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 21.01.2012 |
| Размер файла | 619,4 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
5.1 Расчет стержня шатуна
Рисунок 5.1 Расчетная схема
Рисунок 5.2 К продольной устойчивости стержня шатунашатуна
Шатун имеет двутавровое сечение и его расчет на прочность следует определять в двух взаимно перпендикулярных плоскостях: в плоскости качания шатуна и в плоскости, перпендикулярной к ней (рисунок 5.1).
Стержень шатуна рассчитывается на усталостную прочность. Расчетное сечение зависит от формы стержня: при неизменном или мало изменяющемся по длине сечении стержня за расчетное примем сечение на середине длины шатуна.
При расчете сечения по середине длины стержня и действии на шатун сжимающей силы учитываются напряжения не только от сжатия, но и от продольного изгиба. В этом случае суммарное напряжение сжатия в расчетном сечении при продольном изгибе в плоскости качания шатуна (рисунок 5.2):
,
де F - площадь расчетного сечения (двутавра):
,
где Н = 0,02м, h = 0,016м, В = 0,024м, b = 0,004м;
;
L = 0,246м;
Ix - момент инерции сечения F относительно оси х - х:
;
.
Напряжение в расчетном сечении, но при продольном изгибе в плоскости, перпендикулярной плоскости качания шатуна:
,
I y - момент инерции сечения F относительно оси y-y :
,
;
.
Напряжение сжатия в расчетном сечении:
;
Напряжение растяжение в расчетном сечении:
;
Среднее напряжение в расчетном сечении уm и амплитуда цикла уа :
,
;
,
Запас прочности определяется по следующей формуле:
,
где у-1 = 450-480 МПа для сплава АЛ-35;
kу - коэффициент концентрации напряжений. Для сравнительной оценки примем равным 1;
ео - коэффициент фактора размерности. Примем ео = 1;
= 0,16 - коэффициент, зависящий от характеристики материала;
.
В современных конструкциях запас прочности стержней шатунов лежит в пределах 1,4 - 3,0, следовательно, полученное значение n'у удовлетворяет нормам прочности.
5.2 Расчет верхней головки шатуна
В сечении 1-1 верхняя головка шатуна (рисунок 5.1) растягивается силой инерции комплекта поршня, максимальной при его положении в ВМТ. При нагружении шатуна силами, направленными в сторону колена. Сечение 1-1 также нагружается. Таким образом, сечение 1-1 подвержено действию переменной нагрузки, изменяющейся от Р=0 до Р=Рmax т.е. изменяющейся по закону пульсирующего цикла:
.
Максимальное напряжение растяжения в расчетном сечении:
,
где д = 0,004м - толщина верхней головки шатуна;
.
В пульсирующем цикле среднее напряжение уm равно амплитуде цикла уа:
==11,27МПа..
Запас прочности определяется по следующей формуле:
=,
где kу - коэффициент концентрации напряжений - примем равным 1 (выбирается в зависимости от количества сверлений в расчетном сечении, чистоты обработки их поверхностей).
Запас прочности должен быть не менее 4, следовательно, полученное значение n'у удовлетворяет нормам прочности.
6 РАСЧЕТ КОЛЕНЧАТОГО ВАЛА
авиационный звездообразный поршневой двигатель
Коленчатый вал подвергается действию переменных нагрузок, следовательно, расчет на прочность ведем по запасам прочности. Прочность каждого материала при действии переменных напряжений характеризуется пределом усталости.
Для определения запаса прочности необходимо знать амплитуду цикла изменения напряжений, действующих в расчетном сечении. Амплитуду напряжений легко определить, если известны максимальное и минимальное напряжения цикла.
Коленчатый вал служит для преобразования возвратно-поступательного движения поршней в цилиндрах двигателя во вращательное движение и для преобразования силы давления газов на поршни - в крутящий момент.
Коленчатый вал воспринимает всю избыточную мощность, развиваемую газами в цилиндрах (за вычетом потерь на трение поршней о стенки цилиндров) и передает ее на винт.
Основными частями коленчатого вала являются: коренные шейки, шатунные шейки, щеки, носок и хвостовик. Совокупность шатунной шейки, двух щек и примыкающих к ним коренных шеек называется коленом (кривошипом) вала.
6.1 Силы, действующие на колено коленчатого вала
При работе двигателя колено вала нагружается следующими силами и моментами (рисунок 6.1):
1) В плоскости колена действует сила Z, которая является составляющей силы давления газов и сил инерции поступательно-движущихся масс;
2) Перпендикулярно к плоскости колена действует сила Т. Эта сила также является составляющей силы давления газов и сил инерции поступательно-движущихся масс;
3) В плоскости колена действует сила инерции от вращающихся масс шатуна: РВР.Ш.=Мвр RЦМщ2;
Тогда ; .
4) В плоскости колена действует сила инерции от массы шатунной шейки
5) В плоскости колена действуют силы инерции от масс щек
.
6) В плоскости колена действуют силы инерции противовесов
.
7) От сил, действующих в плоскости колена, на опорах колена возникают реакции , действующие в плоскости колена.
В случае симметричного колена из условий равновесия:
,
8) От силы Т на опорах колена возникают реакции , действующие перпендикулярно к плоскости колена. В случае симметричного колена .
Силы Т, Z, реакции и переменны по величине и направлению и меняются в зависимости от угла поворота колена.
Рисунок 6.1
6.2 Определения запаса прочности в шатунной шейке
Напряжения в расчетном сечении шатунной шейки при любом положении кривошипа можно определить, если колено рассматривать, как разрезную двухопорную балку. Это значит, что каждое колено мысленно вырезается двумя сечениями, проходящими через середины коренных подшипников, и рассматривается как балка на двух опорах (рисунок 6.2).
Если подсчитаны реакции опор, то напряжения в расчетном сечении определяются в следующей последовательности:
1) делается мысленный разрез по расчетному сечению;
2) отбрасывается часть вала, лежащая справа или слева от расчетного сечения;
3) оставшаяся часть вала закрепляется по расчетному сечению;
4) вычисляются напряжения в расчетном сечении от всех оставшихся сил и моментов, включая и силы реакции опор.
5)
Рисунок 6.2 - Схема нагружения коленвала
Очевидно, что наиболее напряженным сечением шатунной шейки будет сечение, лежащее посередине шейки.
Опасные точки шатунной шейки расположены у масляного отверстия (рис.6.3.). Если ось масляного отверстия составляет с плоскостью колена угол , то изгибающий момент в плоскости, проходящей через ось масляного отверстия, равен:
.
Определив изгибающий момент в опасной точке сечении шатунной шейки, легко вычислить напряжение в этой точке:
,
где =.=5,075·10-6 м3.
Кроме нормальных напряжений , в расчетном сечении будут действовать касательные напряжения от скручивающего момента:
Тогда , где .
С помощью электронной таблицы MicrosoftEXCEL рассчитываем напряжения от нуля до 7200 через каждые 100. Результаты заносим в таблицу 6.1.
Таблица 6.1 - Расчет на прочность шатунной шейки
|
Угол |
T |
Z |
T1 |
Z1 |
MZ |
MT |
Mг |
Mkr |
у |
ф |
|
|
0 |
2,51E+04 |
-1,02E+04 |
1,25E+04 |
33529,4 |
696,5 |
9,32E+02 |
1,15E+03 |
8,53E+02 |
8,74E+07 |
3,24E+07 |
|
|
10 |
2,02E+04 |
-1,70E+04 |
1,01E+04 |
30121,4 |
443,36 |
7,50E+02 |
8,44E+02 |
6,87E+02 |
6,40E+07 |
2,61E+07 |
|
|
20 |
1,56E+04 |
-2,06E+04 |
7,80E+03 |
28308,9 |
308,72 |
5,79E+02 |
6,28E+02 |
5,30E+02 |
4,76E+07 |
2,01E+07 |
|
|
30 |
1,22E+04 |
-2,25E+04 |
6,08E+03 |
27351,9 |
237,64 |
4,52E+02 |
4,88E+02 |
4,14E+02 |
3,70E+07 |
1,57E+07 |
|
|
40 |
1,00E+04 |
-2,44E+04 |
5,01E+03 |
26415,9 |
168,11 |
3,72E+02 |
3,82E+02 |
3,41E+02 |
2,90E+07 |
1,29E+07 |
|
|
50 |
1,92E+04 |
2,08E+04 |
9,58E+03 |
49040,9 |
1848,7 |
7,11E+02 |
1,81E+03 |
6,51E+02 |
1,37E+08 |
2,47E+07 |
|
|
60 |
2,39E+04 |
6,87E+03 |
1,19E+04 |
42056,7 |
1329,9 |
8,87E+02 |
1,57E+03 |
8,12E+02 |
1,19E+08 |
3,08E+07 |
|
|
70 |
2,41E+04 |
-2,19E+03 |
1,21E+04 |
37524,2 |
993,23 |
8,95E+02 |
1,34E+03 |
8,19E+02 |
1,01E+08 |
3,11E+07 |
|
|
80 |
2,10E+04 |
-1,36E+04 |
1,05E+04 |
31821,4 |
569,63 |
7,81E+02 |
9,55E+02 |
7,15E+02 |
7,25E+07 |
2,71E+07 |
|
|
90 |
1,68E+04 |
-2,11E+04 |
8,40E+03 |
28085,9 |
292,16 |
6,24E+02 |
6,47E+02 |
5,71E+02 |
4,91E+07 |
2,17E+07 |
|
|
100 |
1,29E+04 |
-2,52E+04 |
6,47E+03 |
26007,9 |
137,81 |
4,80E+02 |
4,37E+02 |
4,40E+02 |
3,32E+07 |
1,67E+07 |
|
|
110 |
1,03E+04 |
-2,75E+04 |
5,17E+03 |
24855,4 |
52,198 |
3,84E+02 |
3,09E+02 |
3,52E+02 |
2,34E+07 |
1,34E+07 |
|
|
120 |
9,09E+03 |
-2,96E+04 |
4,55E+03 |
23799,4 |
-26,242 |
3,38E+02 |
2,20E+02 |
3,09E+02 |
1,67E+07 |
1,17E+07 |
|
|
130 |
1,92E+04 |
1,55E+04 |
9,58E+03 |
46383,9 |
1651,3 |
7,11E+02 |
1,67E+03 |
6,51E+02 |
1,27E+08 |
2,47E+07 |
|
|
140 |
2,48E+04 |
1,64E+03 |
1,24E+04 |
39440,2 |
1135,6 |
9,22E+02 |
1,45E+03 |
8,44E+02 |
1,10E+08 |
3,20E+07 |
|
|
150 |
2,59E+04 |
-7,18E+03 |
1,30E+04 |
35027,6 |
807,78 |
9,63E+02 |
1,25E+03 |
8,81E+02 |
9,50E+07 |
3,34E+07 |
|
|
160 |
2,37E+04 |
-1,82E+04 |
1,18E+04 |
29520,9 |
398,75 |
8,79E+02 |
9,04E+02 |
8,05E+02 |
6,86E+07 |
3,05E+07 |
|
|
170 |
2,02E+04 |
-2,51E+04 |
1,01E+04 |
26050,9 |
141 |
7,50E+02 |
6,30E+02 |
6,87E+02 |
4,78E+07 |
2,61E+07 |
|
|
180 |
1,70E+04 |
-2,86E+04 |
8,50E+03 |
24300,4 |
10,972 |
6,32E+02 |
4,54E+02 |
5,78E+02 |
3,45E+07 |
2,19E+07 |
|
|
190 |
1,50E+04 |
-3,02E+04 |
7,48E+03 |
23526,9 |
-46,483 |
5,55E+02 |
3,60E+02 |
5,08E+02 |
2,73E+07 |
1,93E+07 |
|
|
200 |
1,41E+04 |
-3,15E+04 |
7,04E+03 |
22890,9 |
-93,725 |
5,23E+02 |
3,03E+02 |
4,79E+02 |
2,30E+07 |
1,82E+07 |
|
|
210 |
2,44E+04 |
1,46E+04 |
1,22E+04 |
45922,4 |
1617,1 |
9,06E+02 |
1,78E+03 |
8,29E+02 |
1,35E+08 |
3,15E+07 |
|
|
220 |
3,01E+04 |
1,64E+03 |
1,51E+04 |
39440,2 |
1135,6 |
1,12E+03 |
1,59E+03 |
1,02E+03 |
1,21E+08 |
3,89E+07 |
|
|
230 |
3,12E+04 |
-6,26E+03 |
1,56E+04 |
35488,9 |
842,05 |
1,16E+03 |
1,41E+03 |
1,06E+03 |
1,07E+08 |
4,02E+07 |
|
|
240 |
2,87E+04 |
-1,64E+04 |
1,43E+04 |
30429,4 |
466,23 |
1,06E+03 |
1,08E+03 |
9,75E+02 |
8,21E+07 |
3,70E+07 |
|
|
250 |
2,48E+04 |
-2,25E+04 |
1,24E+04 |
27379,4 |
239,68 |
9,21E+02 |
8,21E+02 |
8,43E+02 |
6,23E+07 |
3,20E+07 |
|
|
260 |
2,11E+04 |
-2,52E+04 |
1,05E+04 |
26007,9 |
137,81 |
7,83E+02 |
6,51E+02 |
7,17E+02 |
4,94E+07 |
2,72E+07 |
|
|
270 |
1,84E+04 |
-2,61E+04 |
9,18E+03 |
25562,4 |
104,71 |
6,82E+02 |
5,56E+02 |
6,24E+02 |
4,22E+07 |
2,37E+07 |
|
|
280 |
1,67E+04 |
-2,69E+04 |
8,37E+03 |
25191,9 |
77,193 |
6,22E+02 |
4,94E+02 |
5,69E+02 |
3,75E+07 |
2,16E+07 |
|
|
290 |
2,62E+04 |
1,96E+04 |
1,31E+04 |
48419,4 |
1802,5 |
9,73E+02 |
1,96E+03 |
8,91E+02 |
1,49E+08 |
3,38E+07 |
|
|
300 |
3,10E+04 |
6,87E+03 |
1,55E+04 |
42056,6 |
1329,9 |
1,15E+03 |
1,76E+03 |
1,06E+03 |
1,33E+08 |
4,01E+07 |
|
|
310 |
3,12E+04 |
-9,47E+02 |
1,56E+04 |
38145,8 |
1039,4 |
1,16E+03 |
1,55E+03 |
1,06E+03 |
1,18E+08 |
4,02E+07 |
|
|
320 |
2,77E+04 |
-1,11E+04 |
1,39E+04 |
33045,9 |
660,59 |
1,03E+03 |
1,20E+03 |
9,43E+02 |
9,07E+07 |
3,58E+07 |
|
|
330 |
2,30E+04 |
-1,75E+04 |
1,15E+04 |
29875,9 |
425,12 |
8,54E+02 |
9,04E+02 |
7,82E+02 |
6,86E+07 |
2,97E+07 |
|
|
340 |
1,84E+04 |
-2,06E+04 |
9,21E+03 |
28308,9 |
308,72 |
6,84E+02 |
7,02E+02 |
6,26E+02 |
5,33E+07 |
2,38E+07 |
|
|
350 |
1,50E+04 |
-2,20E+04 |
7,48E+03 |
27597,4 |
255,87 |
5,55E+02 |
5,73E+02 |
5,08E+02 |
4,35E+07 |
1,93E+07 |
|
|
360 |
1,27E+04 |
-2,34E+04 |
6,34E+03 |
26899,4 |
204,03 |
4,71E+02 |
4,77E+02 |
4,31E+02 |
3,62E+07 |
1,63E+07 |
|
|
370 |
2,16E+04 |
2,23E+04 |
1,08E+04 |
49747,9 |
1901,2 |
8,02E+02 |
1,91E+03 |
7,35E+02 |
1,45E+08 |
2,79E+07 |
|
|
380 |
2,61E+04 |
8,69E+03 |
1,30E+04 |
42965,4 |
1397,4 |
9,68E+02 |
1,67E+03 |
8,86E+02 |
1,27E+08 |
3,36E+07 |
|
|
390 |
2,59E+04 |
-2,46E+01 |
1,30E+04 |
38607,1 |
1073,7 |
9,63E+02 |
1,44E+03 |
8,81E+02 |
1,09E+08 |
3,34E+07 |
|
|
400 |
2,24E+04 |
-1,11E+04 |
1,12E+04 |
33045,9 |
660,59 |
8,33E+02 |
1,06E+03 |
7,63E+02 |
8,02E+07 |
2,89E+07 |
|
|
410 |
1,78E+04 |
-1,84E+04 |
8,88E+03 |
29414,4 |
390,84 |
6,59E+02 |
7,43E+02 |
6,04E+02 |
5,64E+07 |
2,29E+07 |
|
|
420 |
1,34E+04 |
-2,24E+04 |
6,71E+03 |
27400,4 |
241,24 |
4,99E+02 |
5,23E+02 |
4,56E+02 |
3,97E+07 |
1,73E+07 |
|
|
430 |
1,03E+04 |
-2,47E+04 |
5,17E+03 |
26268,9 |
157,19 |
3,84E+02 |
3,83E+02 |
3,52E+02 |
2,91E+07 |
1,34E+07 |
|
|
440 |
8,60E+03 |
-2,69E+04 |
4,30E+03 |
25191,9 |
77,193 |
3,19E+02 |
2,80E+02 |
2,92E+02 |
2,13E+07 |
1,11E+07 |
|
|
450 |
1,82E+04 |
1,82E+04 |
9,09E+03 |
47712,4 |
1750 |
6,75E+02 |
1,72E+03 |
6,18E+02 |
1,30E+08 |
2,35E+07 |
|
|
460 |
2,34E+04 |
4,09E+03 |
1,17E+04 |
40664,5 |
1226,5 |
8,69E+02 |
1,48E+03 |
7,96E+02 |
1,12E+08 |
3,02E+07 |
|
|
470 |
2,41E+04 |
-5,02E+03 |
1,21E+04 |
36110,5 |
888,23 |
8,95E+02 |
1,26E+03 |
8,19E+02 |
9,57E+07 |
3,11E+07 |
|
|
480 |
2,15E+04 |
-1,64E+04 |
1,08E+04 |
30429,4 |
466,23 |
7,99E+02 |
8,95E+02 |
7,31E+02 |
6,79E+07 |
2,78E+07 |
|
|
490 |
1,78E+04 |
-2,37E+04 |
8,88E+03 |
26757,9 |
193,52 |
6,59E+02 |
6,03E+02 |
6,04E+02 |
4,58E+07 |
2,29E+07 |
|
|
500 |
1,43E+04 |
-2,77E+04 |
7,17E+03 |
24783,9 |
46,887 |
5,33E+02 |
4,10E+02 |
4,88E+02 |
3,11E+07 |
1,85E+07 |
|
|
510 |
1,22E+04 |
-2,97E+04 |
6,08E+03 |
23772,4 |
-28,248 |
4,52E+02 |
2,99E+02 |
4,14E+02 |
2,27E+07 |
1,57E+07 |
|
|
520 |
1,13E+04 |
-3,15E+04 |
5,63E+03 |
22890,9 |
-93,725 |
4,18E+02 |
2,29E+02 |
3,83E+02 |
1,74E+07 |
1,45E+07 |
|
|
530 |
2,16E+04 |
1,41E+04 |
1,08E+04 |
45677,4 |
1598,9 |
8,02E+02 |
1,70E+03 |
7,34E+02 |
1,29E+08 |
2,79E+07 |
|
|
540 |
2,75E+04 |
6,74E+02 |
1,37E+04 |
38956,6 |
1099,6 |
1,02E+03 |
1,50E+03 |
9,34E+02 |
1,14E+08 |
3,54E+07 |
|
|
550 |
2,87E+04 |
-7,67E+03 |
1,44E+04 |
34782,1 |
789,55 |
1,07E+03 |
1,31E+03 |
9,76E+02 |
9,96E+07 |
3,70E+07 |
|
|
560 |
2,65E+04 |
-1,82E+04 |
1,33E+04 |
29520,9 |
398,75 |
9,84E+02 |
9,78E+02 |
9,01E+02 |
7,42E+07 |
3,42E+07 |
|
|
570 |
2,30E+04 |
-2,46E+04 |
1,15E+04 |
26296,4 |
159,24 |
8,54E+02 |
7,16E+02 |
7,82E+02 |
5,43E+07 |
2,97E+07 |
|
|
580 |
1,97E+04 |
-2,77E+04 |
9,83E+03 |
24783,9 |
46,887 |
7,30E+02 |
5,49E+02 |
6,68E+02 |
4,17E+07 |
2,54E+07 |
|
|
590 |
1,74E+04 |
-2,88E+04 |
8,70E+03 |
24233,9 |
6,0326 |
6,46E+02 |
4,61E+02 |
5,92E+02 |
3,50E+07 |
2,24E+07 |
|
|
600 |
1,63E+04 |
-2,96E+04 |
8,13E+03 |
23799,4 |
-26,242 |
6,04E+02 |
4,08E+02 |
5,53E+02 |
3,10E+07 |
2,10E+07 |
|
|
610 |
2,62E+04 |
1,68E+04 |
1,31E+04 |
47005,4 |
1697,5 |
9,73E+02 |
1,89E+03 |
8,91E+02 |
1,43E+08 |
3,38E+07 |
|
|
620 |
3,15E+04 |
4,09E+03 |
1,58E+04 |
40664,4 |
1226,5 |
1,17E+03 |
1,70E+03 |
1,07E+03 |
1,29E+08 |
4,07E+07 |
|
|
630 |
3,21E+04 |
-3,60E+03 |
1,61E+04 |
36817,3 |
940,73 |
1,19E+03 |
1,51E+03 |
1,09E+03 |
1,14E+08 |
4,14E+07 |
|
|
640 |
2,92E+04 |
-1,36E+04 |
1,46E+04 |
31821,4 |
569,63 |
1,08E+03 |
1,17E+03 |
9,92E+02 |
8,87E+07 |
3,76E+07 |
|
|
650 |
2,48E+04 |
-1,97E+04 |
1,24E+04 |
28792,9 |
344,68 |
9,21E+02 |
8,95E+02 |
8,43E+02 |
6,79E+07 |
3,20E+07 |
|
|
660 |
2,06E+04 |
-2,24E+04 |
1,03E+04 |
27400,4 |
241,24 |
7,64E+02 |
7,11E+02 |
7,00E+02 |
5,40E+07 |
2,66E+07 |
|
|
670 |
1,74E+04 |
-2,35E+04 |
8,70E+03 |
26890,4 |
203,36 |
6,46E+02 |
6,01E+02 |
5,92E+02 |
4,56E+07 |
2,24E+07 |
|
|
680 |
1,53E+04 |
-2,44E+04 |
7,66E+03 |
26415,9 |
168,11 |
5,69E+02 |
5,21E+02 |
5,21E+02 |
3,96E+07 |
1,98E+07 |
|
|
690 |
2,44E+04 |
2,18E+04 |
1,22E+04 |
49502,4 |
1883 |
9,06E+02 |
1,97E+03 |
8,29E+02 |
1,50E+08 |
3,15E+07 |
|
|
700 |
2,89E+04 |
8,69E+03 |
1,44E+04 |
42965,3 |
1397,4 |
1,07E+03 |
1,75E+03 |
9,82E+02 |
1,33E+08 |
3,73E+07 |
|
|
710 |
2,87E+04 |
4,66E+02 |
1,44E+04 |
38852,6 |
1091,9 |
1,07E+03 |
1,53E+03 |
9,76E+02 |
1,16E+08 |
3,70E+07 |
|
|
720 |
2,51E+04 |
-1,02E+04 |
1,25E+04 |
33529,4 |
696,5 |
9,32E+02 |
1,15E+03 |
8,53E+02 |
8,74E+07 |
3,24E+07 |
Для полученных циклов напряжений определяем амплитудные напряжения циклов по формулам:
; .
Зная предел усталости материала вала, определяем запас прочности по нормальным и касательным напряжениям по формулам:
; .
Для сталей, идущих на изготовление коленчатых валов:
=54…59 кг/мм2;
Для шеек валов у краев смазочных отверстий .
Определив запас прочности по нормальным и касательным напряжениям, можно определить суммарный запас прочности по формуле:
==3,29.
Запас соответствует рекомендуемому по нормам прочности.
6.3 Расчет запаса прочности для коренной шейки
Коренные шейки рассчитываются только на кручение. Касательное напряжение в любой коренной шейке при определенном значении угла поворота колена определится по формуле: , где - модуль сопротивления кручению;DК=0,06 и dК=0,036 - наружный и внутренний диаметры коренной шейки.
Таблица 6.2 - Определение запаса прочности коренной шейки.
|
Угол |
Mкр |
ф |
Угол |
T |
Mкр |
ф |
Угол |
T |
Mкр |
ф |
Угол |
T |
Mкр |
ф |
|
|
0 |
1,71E+03 |
9,24E+07 |
190 |
6,97E+02 |
4,74E+01 |
2,57E+06 |
380 |
8,74E+07 |
5,94E+06 |
3,22E+11 |
570 |
3,88E+01 |
2,10E+06 |
1,14E+11 |
|
|
10 |
1,37E+03 |
7,44E+07 |
200 |
4,43E+02 |
3,01E+01 |
1,63E+06 |
390 |
6,40E+07 |
4,36E+06 |
2,36E+11 |
580 |
3,94E+01 |
2,14E+06 |
1,16E+11 |
|
|
20 |
1,06E+03 |
5,74E+07 |
210 |
3,09E+02 |
2,10E+01 |
1,14E+06 |
400 |
4,76E+07 |
3,24E+06 |
1,75E+11 |
590 |
4,01E+01 |
2,17E+06 |
1,18E+11 |
|
|
30 |
8,27E+02 |
4,48E+07 |
220 |
2,38E+02 |
1,62E+01 |
8,75E+05 |
410 |
3,70E+07 |
2,52E+06 |
1,36E+11 |
600 |
4,08E+01 |
2,21E+06 |
1,20E+11 |
|
|
40 |
6,81E+02 |
3,69E+07 |
230 |
1,68E+02 |
1,14E+01 |
6,19E+05 |
420 |
2,90E+07 |
1,97E+06 |
1,07E+11 |
610 |
4,15E+01 |
2,25E+06 |
1,22E+11 |
|
|
50 |
1,30E+03 |
7,06E+07 |
240 |
1,85E+03 |
1,26E+02 |
6,81E+06 |
430 |
1,37E+08 |
9,34E+06 |
5,06E+11 |
620 |
4,22E+01 |
2,28E+06 |
1,24E+11 |
|
|
60 |
1,62E+03 |
8,80E+07 |
250 |
1,33E+03 |
9,04E+01 |
4,90E+06 |
440 |
1,19E+08 |
8,09E+06 |
4,38E+11 |
630 |
4,28E+01 |
2,32E+06 |
1,26E+11 |
|
|
70 |
1,64E+03 |
8,88E+07 |
260 |
9,93E+02 |
6,75E+01 |
3,66E+06 |
450 |
1,01E+08 |
6,89E+06 |
3,73E+11 |
640 |
4,35E+01 |
2,36E+06 |
1,28E+11 |
|
|
80 |
1,43E+03 |
7,74E+07 |
270 |
5,70E+02 |
3,87E+01 |
2,10E+06 |
460 |
7,25E+07 |
4,93E+06 |
2,67E+11 |
650 |
4,42E+01 |
2,39E+06 |
1,30E+11 |
|
|
90 |
1,14E+03 |
6,19E+07 |
280 |
2,92E+02 |
1,99E+01 |
1,08E+06 |
470 |
4,91E+07 |
3,34E+06 |
1,81E+11 |
660 |
4,49E+01 |
2,43E+06 |
1,32E+11 |
|
|
100 |
8,79E+02 |
4,76E+07 |
290 |
1,38E+02 |
9,37E+00 |
5,08E+05 |
480 |
3,32E+07 |
2,25E+06 |
1,22E+11 |
670 |
4,56E+01 |
2,47E+06 |
1,34E+11 |
|
|
110 |
7,04E+02 |
3,81E+07 |
300 |
5,22E+01 |
3,55E+00 |
1,92E+05 |
490 |
2,34E+07 |
1,59E+06 |
8,63E+10 |
680 |
4,62E+01 |
2,51E+06 |
1,36E+11 |
|
|
120 |
6,18E+02 |
3,35E+07 |
310 |
-2,62E+01 |
-1,78E+00 |
-9,67E+04 |
500 |
1,67E+07 |
1,14E+06 |
6,15E+10 |
690 |
4,69E+01 |
2,54E+06 |
1,38E+11 |
|
|
130 |
1,30E+03 |
7,06E+07 |
320 |
1,65E+03 |
1,12E+02 |
6,08E+06 |
510 |
1,27E+08 |
8,62E+06 |
4,67E+11 |
700 |
4,76E+01 |
2,58E+06 |
1,40E+11 |
|
|
140 |
1,69E+03 |
9,14E+07 |
330 |
1,14E+03 |
7,72E+01 |
4,18E+06 |
520 |
1,10E+08 |
7,51E+06 |
4,07E+11 |
710 |
4,83E+01 |
2,62E+06 |
1,42E+11 |
|
|
150 |
1,76E+03 |
9,55E+07 |
340 |
8,08E+02 |
5,49E+01 |
2,98E+06 |
530 |
9,50E+07 |
6,46E+06 |
3,50E+11 |
720 |
4,90E+01 |
2,65E+06 |
1,44E+11 |
|
|
160 |
1,61E+03 |
8,72E+07 |
350 |
3,99E+02 |
2,71E+01 |
1,47E+06 |
540 |
6,86E+07 |
4,66E+06 |
2,53E+11 |
|||||
|
170 |
1,37E+03 |
7,44E+07 |
360 |
1,41E+02 |
9,59E+00 |
5,19E+05 |
550 |
4,78E+07 |
3,25E+06 |
1,76E+11 |
|||||
|
180 |
1,16E+03 |
6,26E+07 |
370 |
1,10E+01 |
7,46E-01 |
4,04E+04 |
560 |
3,45E+07 |
2,34E+06 |
1,27E+11 |
Величина крутящего момента и касательных напряжений приведены в таблице 6.2. .
Определив максимальное и минимальное значение касательных напряжений за весь цикл изменения нагрузки можно определить амплитудное напряжение цикла и запас прочности:
Запас прочности коренной шейки удовлетворяет нормам прочности.
Заключение
Целью данного курсового проекта было проектирование авиационного поршневого двигателя на базе двигателя-прототипа АИ-14.
В ходе работы были выполнены следующие расчеты:
1. тепловой расчет, в результате которого были найдены давления и температуры в отдельных процессах: наполнение, сжатие, сгорание, расширение; индикаторные параметры двигателя; эффективные параметры цикла в целом; основные размеры двигателя: D = 0,110м, s = 0,136м;
2. динамический расчет, в результате которого были найдены значения радиуса кривошипа, длины прицепного и главного шатуна; силы, действующие на все звенья кривошипно-шатунного механизма, по значениям которых построены соответствующие графики. Также по данным расчета была построена индикаторная диаграмма;
3. расчет на прочность основных элементов КШМ, в результате которого были найдены напряжения, удельные нагрузки и запасы прочности, которые лежат в пределах, рекомендованных при расчете.
Список литературы
1. Шошин Ю.С. "Тепловой расчет авиационного поршневого двигателя". ХАИ, 1987г.
2. Пелепейченко И.П., Кириченко В.И. "Динамический расчет авиационного однорядного звездообразного поршневого двигателя на ЭВМ". Харьков 1982г.
3. Кириченко В.И. " Динамический расчет поршневого звездообразного двигателя" Харьков 1998г.
4. Епифанов С.В., Гусев Ю.А. "Поршни двигателей внутреннего сгорания" Харьков 1998г.
5. Корнилов Н.И. «Расчет на прочность деталей поршневого двигателя», Харьков, 1974
6. Кулешов В.В. «Лекции по конструкции авиационных двигателей. Поршневые двигатели», ВВИА, 1952
7. Техническое описание двигателя АИ-14Р.
Размещено на Allbest.ru
Подобные документы
Проведение расчета процессов наполнения, сжатия, сгорания, расширения автомобильного двигателя, поршневого пальца на прочность, кривошипной головки шатуна, коленчатого вала, коренной и шатунной шейки, щеки. Построение диаграммы удельных сил инерции.
курсовая работа [7,3 M], добавлен 09.04.2010Выбор параметров к тепловому расчету, расчет процессов наполнения, сжатия, сгорания и расширения. Индикаторные и эффективные показатели работы двигателя, приведение масс кривошипно-шатунного механизма, силы инерции. Расчет деталей двигателя на прочность.
курсовая работа [1,4 M], добавлен 09.04.2010Параметры рабочего тела и количество горючей смеси. Процесс впуска, сжатия и сгорания. Индикаторные параметры рабочего тела. Основные параметры и литраж двигателя автомобиля. Расчет поршневого кольца карбюраторного двигателя. Расчет поршневого пальца.
курсовая работа [2,9 M], добавлен 15.03.2012Общие сведения об автомобиле ЯМЗ-236. Тепловой расчет и внешняя скоростная характеристика двигателя. Сущность процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла двигателя. Конструкторский расчет его деталей.
курсовая работа [539,1 K], добавлен 07.12.2011Исходные данные для теплового расчета поршневого двигателя внутреннего сгорания. Тепловой, динамический расчет и определение размеров двигателя. Порядок выполнения вычислений параметров поршневого двигателя. Описание устройства воздушного фильтра.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 11.09.2009Выбор главных двигателей и параметров, определение суммарной мощности. Теплота сгорания топлива. Процесс наполнения, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Динамический расчёт двигателя, коленчатого вала и шатунной шейки. Расчет системы охлаждения.
курсовая работа [609,3 K], добавлен 18.06.2014Частота вращения коленчатого вала. Выбор топлива. Средний элементарный состав бензинового топлива. Процессы впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные и эффективные параметры рабочего цикла. Основные параметры цилиндра и двигателя.
курсовая работа [905,1 K], добавлен 28.01.2015Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания, параметры окружающей среды и остаточных газов. Описание процессов впуска, сжатия, сгорания, расширения и выпуска. Индикаторные параметры рабочего цикла. Характеристика эффективных показателей двигателя.
курсовая работа [786,4 K], добавлен 22.03.2013Тепловой расчёт двигателя. Определение основных размеров и удельных параметров двигателя. Выбор отношения радиуса кривошипа к длине шатуна. Расчет индикаторных параметров четырехтактного дизеля. Динамика и уравновешивание двигателя внутреннего сгорания.
курсовая работа [396,0 K], добавлен 18.12.2015Тепловой расчет двигателя внутреннего сгорания. Основные показатели и размеры цилиндра двигателя. Порядок выполнения расчета для поршневого двигателя. Электрооборудование и система пуска автомобиля. Расчет деталей газораспределительного механизма.
дипломная работа [2,6 M], добавлен 05.12.2011
