Disertatie Vladoi 22-06-2015_BR

7/23/2019 Disertatie Vladoi 22-06-2015_BR

1/44

UNIVERSITATEA POLITEHNICA

BUCURESTI

Facultatea de Inginerie de Mecanica si

Mecatronica

Lucrare de disertaie

Motor cu aprindere prin comprimare cu puterea

de 104,4 kW la 2500 rpm

Absolvent

Vladoi Valentin-Gabriel

Conductor proiect,

Conf. dr. ing. Bogdan Radu

2015


2/44

[2]

Cuprins1.1.1 Numrul de timpi ai ciclului motor....................................................................................... 5

1.1.2 Combustibilul utilizat............................................................................................................ 5

1.1.3 Tipul admisiei ....................................................................................................................... 6

1.1.4 Raportul de comprimare () .................................................................................................. 6

1.1.5 Raportul dintre cursa pistonului (S) i diametrul cilindrului (D).......................................... 7

1.1.6 Arhitectura camerei de ardere ............................................................................................... 7

2 . Calculul termic .................................................................................................................................... 8

3 . Calculul dinamic al motorului............................................................................................................. 9

3.1.1 Generaliti ............................................................................................................................ 9

3.1.2 Forele rezultante din mecanismul motor............................................................................ 11

3.1.3 Forele din mecanismul motor ................................................................................................... 113.2 Momentul motor ......................................................................................................................... 12

4. Calculul bolului .................................................................................................................................. 15

4.1 Introducere .................................................................................................................................. 15

4.3 Materiale ..................................................................................................................................... 16

4.4 Verificarea la ncovoiere: ............................................................................................................ 17

4.5 Verificarea la forfecare: .............................................................................................................. 18

4.6 Verificarea la ovalizare ............................................................................................................... 18

4.7 Verificarea la deformaie: ........................................................................................................... 19

5 Calculul pistonului .............................................................................................................................. 20

5.1 Introducere .................................................................................................................................. 20

5.2 Dimensionarea pistonului ........................................................................................................... 21

5.3 Verificarea pistonului .................................................................................................................. 22

6. Calculul bielei ..................................................................................................................................... 22

6.1 Introducere ........................................................................................................................................ 22

6.2 Dimensionarea bielei ........................................................................................................................ 23

6.3 Dimensionarea piciorului bielei ........................................................................................................ 24

6.4 Dimensionarea corpului bielei ......................................................................................................... 25

6.5 Dimensionarea capului bielei ........................................................................................................... 26

6.7 Verificarea bielei ............................................................................................................................... 26


3/44

[3]

6.7.1 Verificarea piciorului bielei ....................................................................................................... 26

6.7.2 Verificarea corpului bielei ......................................................................................................... 28

6.7.3 Verificarea capului bielei ........................................................................................................... 29

6.7.4 Verificarea uruburilor capului bielei ........................................................................................ 30

7. Calculul arborelui cotit ........................................................................................................................... 31

7.1 Introducere ........................................................................................................................................ 31

7.2 Dimensiunile arborelui cotit.................................................................................................................. 32

7.3 Verificarea fusurilor la nclzire ....................................................................................................... 33

7.4 Verificarea la oboseal a ultimului fus palier ............................................................................... 33

7.5 Verificarea la incovoiere a fusului maneton .................................................................................... 34

7.7 Verificarea bratului arborelui cotit la torsiune si incovoiere............................................................ 35

8. Proiectarea si aplicarea fortelor pe fusurile palier a arborelui cotit si reprezentarea eforturiloe VonMisses. ........................................................................................................................................................ 37

9. Bibliografie: ............................................................................................................................................ 44


4/44

[4]

1. Analiza motorului

Tema mea de proiect este un motor cu 104.4 kW, iar ca model am ales un

motor cu aprindere prin comprimare, folosit pe Volkswagen Passat, ce are

urmatoarele caracteristici:

- numrul de timpi, = 4- numrul de cilindrii i dispunerea lor: i = 4, dispui n linie- tipul admisiei: forat (supraalimentare cu turbosuflant)- raport de comprimare: = 18.5:1- cilindree: Vh= 1975 cm

3- cursa pistonului: S = 98 mm

- alezaj : D = 81 mm- raportul curs/alezaj : = 1,2- arhitectura camerei de ardere : camer unitar de tip omega

-

mecanismul de distribuie : un arbore cu came n chiulas antrenatprin curea, 2 supape pe cilindru- sistem de alimentare cu combustibil : pomp-injector- felul rcirii : cu lichid- ungerea se realizeaz sub presiune


5/44

[5]

1.1 Solutia constructive

Motorul proiectat face parte, dupa puterea nominal si utilizare, din categoria

motoarelor auto.

Pentru ca masiniile echipate cu astfel de motoare s aibperformane mai ridicate se cer ndeplinite cteva cerine mai importante cu privirela motor:

- compactitate ridicat;- mas, gabarit i grad de forare a motorului mic

- poluare chimic (prin noxele din gazele de evacuare, scpri decombustibil) i sonor (zgomot) a mediului ambient ct mai redus potrivitnormelor internaionale;

- cuplu ridicat.

1.1.1 Numrul de timpi ai ciclului motor

Pentru motorul ce se proiecteaz s-a adoptat ciclul n patru timpi (=4),datorita dezavantajelor motoarelor in doi timpi: randament efectiv redus din cauza

desfurrii schimbrii gazelor n condiii mai dificile, ceea ce conduce i la ungrad mai mare de poluare a mediului prin emisiile de noxe din gazele de evacuare,

din cauza absentei mecanismului de distributie la aceste motoare.

1.1.2 Combustibilul utilizat

S-a ales combustibilul de natur petrolier, motorina, nc utilizat la mareamajoritate a motoarelor Diesel, amestecul aer-combustibil avnd loc n interiorul

cilindrului prin injecie la sfritul cursei de comprimare.


6/44

[6]

1.1.3 Tipul admisiei

Motoarele n patru timpi pot avea admisia normal (aspiraie) sau forat

(prin supraalimentare). Supraalimentarea astzi, reprezint principala cale desporire a puterii litrice a motoarelor Diesel.

Singurul dezavantaj l constituie ineria pe care o manifest grupul desupraalimentare n regimuri tranzitorii, care duce la apariia fumului n gazele deevacuare la pornire i la accelerare.

Modelele analizate au tipul admisiei forat, aceasta fiind realizatcu ajutorul unei turbosuflante. Motorul proiectat va avea admisie forat cu

turbosuflant.

1.1.4 Raportul de comprimare ()

Pentru motorul proiectat s-a ales =18.5 deoarece raportului de comprimare

reprezint principala cale de sporire a economicitii motorului cu ardere intern.

La MAC, valoarea maxim a raportului de comprimare este limitat denivelul solicitrilor termice i mecanice acceptabile. Pentru acest motiv motoarelecu injecie direct, mai ales cele supraalimentate, utilizeaz valori mai reduse

pentru raportul de comprimare () dect cele cu camera de ardere divizat, aspirate.Valoarea minim a lui la MAC este determinat de posibilitile de pornire larece.


7/44

[7]

1.1.5 Raportul dintre cursa pistonului (S) i diametrul cilindrului (D)

Raportul =S/D influeneaz mult performanele motoarelor, tendina

general n dezvoltarea motoarelor fiind de reducere a acestuia .Diametrul mare permite utilizarea unor supape cu seciune de curgere

sporit, favoriznd umplerea, dar determin creterea forei de presiune a gazelordatorit mririi suprafeei active a pistonului [2].

innd seama de influenele artate i de faptulc la MAC regimul depresiuni din cilindru este mai ridicat dect la MAS, pe de o parte i, pe de altparte, turaiile sunt mai reduse, se explic de ce valoarea raportului la motorulDiesel (11.5) este mai mare ca la MAS (0.61.0).

n cazul de fa s-a ales conform modelelor similare, =1,2.

1.1.6 Arhitectura camerei de ardere

Camerele de ardere pentru MAC pot fi clasificate n dou grupe:

camere de ardere unitare(injecie direct ID);

camere de ardere divizate (injecie indirect);

Camerele de ardere unitare sunt delimitate de chiulas ,cilindru i capulpistonului. Aceste camere de ardere pot fi difereniate dup modul de injecie acombustibilului n:

camere de ardere cu injecia combustibilului n volum(IDV);

Avnd n vedere faptul c motorul de proiectat va avea o injecie direct nvolum, arhitectura camerei, la fel ca i la cele dou modele de motoare analizatemai sus, va fi una unitar de tip omega.


8/44

[8]

2. Calculul termic

Motoarele cu ardere intern cu piston destinate traciunii transform

energia chimic a combustibilului n energie mecanic prin intermediul energieitermice.Energia mecanic este cedat unui mecanism motor care transformmicarea rectilinie alternativ apistoanelor n micare de rotaie a arborelui cotit.

Funcionarea motorului cu ardere intern este ciclic, fiecare ciclu fiindcompus dintr-un numr de procese repetabile. Pentru aceste procese se maiutilizeaz i denumirile de admisie, respectiv evacuare.

Comprimarea este procesul ce conduce la creterea presiunii ncarcaturiiproaspete n vederea aprinderii acesteia.

Aprinderea i arderea reprezint totalitatea proceselor termodinamice careconduc la transformarea incarcaturii proaspete n gaze de ardere.

Destinderea cuprinde fenomenele ce se produc dup terminarea arderii,ntimpul carora se produce stabilizarea chimica a gazelor rezultate din ardere ireducerea presiunii i temperaturii acestora.


9/44

[9]

3. Calculul dinamic al motorului

3.1.1 Generaliti

Studiul cinematic i dinamic al motoarelor de traciune cu pistoanecu micare alternativ se refer la mecanismul biel-manivel.Cinematica idinamica elementelor instalaiilor auxiliare se analizeaz n cadrul acestorinstalaii.

Studiul cinematic i dinamic se face n cadrul urmatoarelor ipotezede lucru:

- mecanismul biel-manivel este compus din elemente nedeformabile;

- la motoarele policilindrice,cu abori cu mai multe manivele,mecanismelebiel-manivel ale cilindrilor deservii de diferite manivele sunt identice;

- viteza unghiular a arborelui cotit este nul.

Marimile cinematice ale mecanismului biel-maniveldeplasarea,viteza i acceleraia depind de geometria sistemului,de modul dearticulare a bielei pe fusul maneton i de poziia planului n care se mica piciorulbielei fa de axa de rotaie a arborelui cotit.

Mecanismul biel-manivel poate fi axat,cnd axa cilindruluiintersecteaz axa de rotaie a arborelui cotit,sau dezaxat,n caz contrar.


10/44

[10]

Schema mecanismului axat

S-au folosit urmatoarele notaii:

l - lungimea bielei;

r - raza manivelei;

s - cursa pistonului;

O - centrul de rotaie;

M -punctul de articulaie dintre biel i arborele cotit;

x - deplasarea pistonului;

- deplasarea unghiular a manivelei;

- deplasarea unghiular a bielei;

P - centrul de articulaie dintre biel i piston.


11/44

[11]

3.1.2 Forelerezultante din mecanismul motor

Studiul dinamicii mecanismului motor urmarete determinarea forelor i

momentelor ce acioneaz asupra pieselor mecanismului.Cunoaterea valoriloracestor fore i momente, precum i a modului n care ele variaz n funcie depoziia mecanismului motor,este strict necesar pentru efectuarea calculelor derezisten,pentru calculul variaiilor momentului motor i dimensionareavolantului.

3.1.3 Forele din mecanismul motor

Forele totale care acioneaz asupra pieselor mecanismului motor sedetermin prin nsumarea forei de presiune cu forele de inerie.ntruct fora depresiune acioneaz n lungul axei cilindrului,ea se nsumeaz algebric cu fora deinerie a maselor n micare de translaie,producnd o for total F.

Forele care acioneaz n motor i sensul acestora


12/44

[12]

Diagrama de variaie a forelor F,Fg, Fitr.

3.2 Momentul motor

Momentul motor este momentul de antrenare al arborelui cotit creat de foradatorat presiunii gazelor i forelor de inerie. n cazul motoarelormonocilindrice,n ipoteza c viteza unghiular a arborelui cotit esteconstant,momentul motor este produs de fora tangenial T.

-40000

-20000

0

20000

40000

60000

80000

100000

120000

0 100 200 300 400 500 600 700 800

Fg

,

Ft.

Fitr

Alfa

Fg

Fitr

Ft


13/44

[13]

n practic,intereseaz pe langa momentul motor instantaneu ilucrul mecanic produs de motor.Lucrul mecanic se calculeaz uor dac seconsider o marime care s rmn constant pe timpul unei perioade [3].

Momentul motor mediu este definit prin cuplul motor de valoareconstant care produce acelai lucru mecanic ca i cuplul motor instantaneu:

Mai jos este prezentat graficul de variaie amomentului motor alunui cilindru funcie de unghiul de rotaie al arborelui cotit.

Diagrama de variaie a momentului motor pentru un cilindru funcie de

unghiul de rotaie al arborelui cotit

Momentul motor rezultat este egal cu suma momentelor motoare pentru

fiecare cilindru.La motoarele policilindrice,cilindrii sunt geometric identici i deci


14/44

[14]

momentele motoare sunt identice.Pentru realizarea unui echilibraj bun,aprinderile

sunt uniform repartizate,ceea ce conduce la un decalaj uniform ntre momentele

motoare ale cilindrilor.

Determinarea cuplului motor total la motorul cu patru cilindrii seface pe cale grafic,nsumndu-se cuplurile instantanee ale tuturor cilindrilormotorului.

Graficul de variaie al momentului motor rezultat funcie de unghiul

Momentul motor rezultat

-3000

-2000

-1000

0

1000

2000

3000

4000

0 20 40 60 80 100 120 140 160 180Mrez[Nm]

Alfa [oRAC]

Mrez

M


15/44

[15]

4. Calculul bolului

4.1Introducere

Bolul este organul care stabilete legtura dintre piston i biel itransmite fora de presiune de la piston la biel.

Pentru ca biela s poat oscila fa de axa cilindrului, bolul se monteaz cujoc, fie n piston, fie n biel, fie simultan n ambele organe. Cnd bolul e fix nbiel el execut o micare alternativ de rotaie. Cnd bolul se prevede cu joc attn piston ct i n biel (bol flotant) el este antrenat n micarea alternativ derotaie de fore de frecare variabile, iar dup un numr de cicluri motoare, executo rotaie complet.

Bolul dezvolt fore de inerie care ncarc organele mecanismului motor.De aceea masa bolului trebuie s fie ct mai redus. Bolul lucreaz n condiiigrele de solicitare mecanic, fiind ncrcat de fora de presiune a gazelor i de forade inerie dezvoltat de piston. ntr-o seciune transversal apar solicitri dencovoiere care produc deformarea bolului dup axa lui longitudinal (fig.6.20).

ncovoierea bolului


16/44

[16]

4.2 Construcia bolului

Forma bolului este impus de considerente de mas, rigiditate ifabricaie.La MAC se folosete bolul cu perei groi (8...13mm), care se rup mai

frecvent n plan transversal. Pentru a se mri rigiditatea bolului, acesta seconfecioneaz sub forma unui solid de egal rezisten.

mbinarea cu joc se realizeaz prin trei metode distincte de montaj:

1) bol fix n piston i liber n piciorul bielei;

2) bol fix n piciorul bielei i liber n piston;

3) bol flotant.

Montajul prin prima metod, dei elimin ungerea bolului n locaurile dinpiston, fiind realizat prin uruburi care strpung bolul i locaul produce oconcentrare mare de tensiuni la marginile gurii, mrete masa mbinrii irebuturile; de aceea soluia nu se utilizeaz pe motoarele de autovehicule. Soluia adoua se realizeaz fie prin secionarea parial a piciorului bielei i apoi prinstrngerea mbinrii cu un urub, fie prin montaj cu strngere (se nclzetepiciorul bielei la 240...2800C). Montajul flotant al bolului reprezint o soluierspndit. Avantajul principal al soluiei l constituie reducerea uzurii bo9lului n

locaurile din piston i repartizarea ei uniform pe periferia bolului, deoarecemicoreaz vitezele relative dintre suprafee i determin o rotire complet abolului dup un numr de cicluri, care mediaz uzura pe periferie.

4.3Materiale

Bolul se confecioneaz din bare laminate. Materialul pentru bol trebuie sfie tenace pentru a rezista la solicitarea prin oc. Un material tenace are ns o

deformare mareceea ce nu corespunde cerinei de rigiditate i o rezisten micla rupereceea ce nu corespunde solicitrilor de ncovoiere i oboseal.

Materialele care satisfac cel mai bine aceste condiii sunt oelurile carbon decalitate (STAS 880-66) i oelurile aliate (STAS 791-66) (elemente de aliere Cr,Ni, Mn, Mo), cu coninut redus de carbon (0,12...0,35%). Pentru bolurile cu


17/44

[17]

solicitare intermediar se utilizeaz oel (mrcile: OLC15, OLC20, OLC45,OLC60, 15CO8/15Cr3). Am ales Si12CuMg

4.4 Verificarea la ncovoiere:

ncovoierea bolului

c)

b)

2

F

2

F

d)

b aa


18/44

[18]

4.5 Verificarea la forfecare:

Sub aciunea forei F bolul este solicitat la forfecare.Pentru verificare se

folosete formula lui Juravski.

4.6 Verificarea la ovalizare

Verificarea la ovalizare se efectueaz considernd c bolul este o bar curbn seciune transversal.Sarcina aferent forei F distribuit pe circumferinabolului este repartizat sinusoidal pe jumatatea inferioar a bolului.k este

coeficientul ce ia n considerare faptul c sarcina nu este riguros sinusoidalrepartizat.

Distribuia sarcinilor pe circumferina bolului

e

i

90

II

r

e

y I

M

I

II

M

Fibraneutra

d

(dO


19/44

[19]

4.7 Verificarea la deformaie:

Deformaia maxim de ovalizare apare n planul perpendicular pe

axa pistonului.ntruct nu exist fore n acest plan,pentru a calcula deformaia seintroduce for fictiv F`=0 n A. Astfel se determin sgeata.


20/44

[20]

5 Calculul pistonului

5.1Introducere

Pistoanele admit presiuni maxime de 150 bari i presiuni medii efective

de 17 bari,consumul de ulei se situeaz n jurul valorii de 0,4 g/kWh,iar durata defuncionare a motorului depaete 500000 km.Materialele utilizate sunt aliajele dealuminiu (AlSi).

Majoritatea pistoanelor sunt turnate sub presiune i matritate lacald,urmrindu-se perfecionarea tehnologiei de matriare,a metodelor de turnare,nvederea asigurrii structurii cristaline a materialului.

Pentru canalele de segmeni,fiabilitatea optim se obine prin acoperirea cuun strat de protectie din crom.Pentru a mpiedica suprancalzirea primului segment

se va plasa canalul acestuia ct mai departe de capul pistonului.

Mantaua,partea care ghideaz pistonul n cilindru i transmite foranormal se evazeaz.Evazarea rezult din retragerea umerilor la turnare.Eamicoreaz frecarea,tendina de gripare i masa pistonului.

Se alege pentru pistonul de proiectat urmatorul aliaj: Si12Cu

MgNi.Compoziia chimica a aliajului este:Cu=(0.8..1.2)%,Si=(11..13.5)%, Mg =(0.8..1.5)%,Mn = (0.2..0.5)%,Ni = (0.8..1.3)%,Ti = (0.1..0.2)%,iar restul este Al.


21/44

[21]

5.2 Dimensionarea pistonului

Dimensionarea pistonului se face pe baza datelor statistice, cu notaiile dinfigura 6-1.

Principalele dimensiuni ale pistonului

B

Gm

A

L

Hc

H2

Lm

H

H1

dud

Di

a

D


22/44

[22]

5.3Verificarea pistonului

6. Calculul bielei

6.1 Introducere

Biela este unul din organele de baz ale motoarelor cu piston cu micare

alternativ de translaie.Ea are rolul de a asigura transmiterea eforturilor de lapiston la arborele cotit i invers i de a transforma micarea alternativ de translaiea pistonului n micare continu de rotaie.n procesul de funcionare biela executo micare plan ,pe timpul creia este supus unor ncrcri variabile ca mrime isens,datorit forei gazelor i celor de inerie.Datorit variaiei acestorfore,solicitarea bielei are caracter de oc n unele momente ale ciclului motor.

Materialul bielei trebuie s satisfaca o serie de condiii,ncat ladimensiuni de baz date s asigure o mas minim,rezisten i rigiditate necesari o mare rezisten la oboseal.n mod obinuit biela se fabric din oel carbon decalitate (OLC 45,OLC 60) sau oeluri aliate cu crom,nichel,vanadiu saumolibden.Se alege 34MoCrNi STAS 781-66.


23/44

[23]

Corpul bielei are forma unei tije.Seciunea transversal,adesea profilat,estedictat de solicitarea la flambaj. Aceasta solicitare apare n planul de micare almecanismului motor,n care biela se constituie ca o bara articulat la capete,ct in planul perpendicular pe cel precedent n care biela reprezint o bar ncastrat la

capete. Capul bielei trebuie s realizeze pelicula de ulei ntre stratul antifriciune ifusul maneton,precum i contactul cu carcasa cuzineilor pe toata circumferina ipe ntreaga lungime.

6.2 Dimensionarea bielei

Dimensionarea bielei se face pe baz de date statistice,utilizndu-se nota

iile

din figura.

Principalele dimensiuni ale bielei

l

Dext

Lc

dm

de

Lp

dl


24/44

[24]

6.3 Dimensionarea piciorului bielei

Principalele dimensiuni ale piciorului bielei sunt prezentate n figura 7.2

Principalele dimensiuni ale piciorului bielei

d d d

b

eb i e


25/44

[25]

6.4 Dimensionarea corpului bielei

Principalele dimensiuni ale corpului bielei sunt prezentate n figura 7.3.

Principalele dimensiuni ale corpului bielei


26/44

[26]

6.5 Dimensionarea capului bielei

Dimensiunile capului bielei se calculeaz n funcie de dimensiunilemanetonului.

6.7 Verificarea bielei

6.7.1 Verificarea piciorului bielei

Verificarea la ntindere

Fora de traciune Ft este maxim cnd fora de presiune esteneglijabil,deci pistonul se afl la PMI,n timpul nceperii admisiei.Eforturileunitare produse de fora Ftse determin n urmatoarele ipoteze:

-piciorul bielei reprezint o grind curbat ncastrat n zona de racordare apiciorului cu capul;

-seciunea de ncastrare I-I coincide cu seciunea de racordare;

-fora de traciune este distribuit uniform pe suprafata superioar apiciorului bielei.


27/44

[27]

Schema de calcul a piciorului bielei la solicitarea de ntindere si

comprimare

Schema de calcul a piciorului bielei la solicitarea de compresiune

I

I

m

I

i e

eMo

V

iV

Ft

b)a)

No

a) b)

Mo

I I

No

ic ec


28/44

[28]

6.7.2 Verificarea corpului bielei

Corpul bielei este solicitat la ntindere,compresiune i ncovoiere

considerate n regimul nominal.Solicitarea de ntindere apare n punctul mortinterior de la inceputul cursei de admisie sub aciunea forei maxime de ineriedezvoltate de masa grupului piston i de partea din masa bielei aflat ntre axapiciorului i seciunea de calcul.

Compresiunea este dat de rezultanta dintre aceeai fora de ineriei fora de presiune maxim(n punctul mort interior de la inceputul cursei dedestindere).

ncovoierea este provocat de forele de inerie tangeniale alebielei.Practica arat c solicitarea la ncovoiere este redus,astfel c verificarea seefectueaz,de obicei,numai la ntindere i la compresiune.

Principalele dimensiuni i seciuni ale bielei (a) b)-flamabjul bielei nplanul de oscilaie c)-flambajul bielei n planul de ncastrare

Verificarea seciunii de sub piciorul bielei

M

ll i

m

co

B

m

Lp

ll lc=

l/2

a) b) c)

M

c

Lc

o


29/44

[29]

6.7.3 Verificarea capului bielei

Deoarece partea superioar a capului bielei este racordat larg cu

corpul,solicitarea la compresiune este neglijabil.Solicitarea de traciune se transmite numai capacului i este

determinat de fora de inerie a pieselor cu micare de translaie (FA) i de foracentrifug (FR) produsa de masa bielei,exceptnd masa capacului.

Se admit urmatoarele ipoteze pentru derularea calcului:

- capul bielei este o bara curb,continua,capacul fiind montat cu strngere;

- seciunea cea mai solicitat este seciunea de ncastrare I-I- capul bielei areseciune constant,de diametru mediu egal cu distana dintre axele uruburilor;

- fora de ntindere este distribuit pe jumatatea inferioar a capului bieleidup o lege sinusoidal;

- cuzinetul preia o fraciune din momentul ncovoietor i din fora normalntrucat este montat cu strngere;

- ciclul de ncarcare al capacului bielei este de tip pulsatoriu.

Dispunerea tensiunilor capului bielei

i

I

I


30/44

[30]

6.7.4 Verificarea uruburilor capului bielei

Pentruprinderea capacului se utilizeaz dou sau patru uruburi, din partea

capacului spre capul bielei. Utilizarea unor uruburi fr piulie face posibilmicorarea dimensiunilor capului de biel. n cazul adoptrii acestei soluii pentruurub, se fileteaz gaura din partea superioar a capului bielei [3].

uruburile de biel sunt solicitate de fora de strngere iniial ide fora de inerie a maselor n micare de translaie i a maselor n micare derotaie care se afl deasupra planului de separare dintre corp i capac.

Capul i corpul uruburilor de biel pot avea diverse formeconstructive n funcie de soluia adoptat pentru capul bielei ( vezi figura 2.28).

uruburile de biel se calculeaz avnd n vedere forele care lesolicit la montaj i n funcionare.

Fora de ntindere ce acioneaz asupra bielei (F t) este: Ft=16653,98N, iar numrul de uruburi ales este: z=2 suruburi.

Soluii constructive pentru uruburile de biela


31/44

[31]

7. Calculul arborelui cotit

7.1 Introducere

Arborele cotit este organul care asigur mpreun cu bielatransformarea micrii de translaie a pistonului ntr-o micare de rotaie, cerut deutilizarea motorului.

Arborele cotit este dimensionat pe baza datelor constructive. La

motoarele poilicilindrice arborele cotit nsumeaz lucrul mecanic produs de fiecare

cilindru i l transmite utilajului.

Funcionarea arborelui la rezonan produce adesea rupericaracterisice.Vibraiile torsionale ale arborelui cotit produc perturbaii i nfuncionarea altor organe ale motorului.Ele se transmit mecanismului dedistribuie,ceea ce amplific zgomotul,produc ruperea arcurilor de la supape imodific fazele de distribuie. Solicitarea la eforturi i la vibraii torsionale estedeasemenea periculoas.

Rezistena la uzur este condiionat de calitatea ungerii n lagrele palier imaneton,influenat direct de rugozitatea i duritatea suprefeelor de frecare afusurilor,precum i de fora care ncarca lagrul.Asupra acestui ultim factor sepoate interveni prin echilibrarea cel putin pariala a fortelor de inerie ale maselorcu micare de rotaie,contragreutaile pentru echilibraj majoreaz masa arborelui ifrecvena proprie scade. Asupra acestui ultim factor se poate interveni prin


32/44

[32]

echilibrarea cel putin pariala a fortelor de inerie ale maselor cu micare derotaie,contragreutaile pentru echilibraj majoreaz masa arborelui i frecvenaproprie scade. Materialul pentru arborele cotit depinde de procedeul de fabricaie ide dimensiunule arborelui cotit.El se obine prin forjare sau turnare.n cazul de fa

arborele cotit s-a obinut prin turnare.

Materialul ales pentru arborele cotit este o font cu grafit nodular33MoCr11.

7.2 Dimensiunile arborelui cotit

Dimensiunile relative ale arborelui cotit au fost alese n cadrul dimensionriicapului bielei.Acestea sunt prezentate n figura 8-1.

Dimensiunile relative ale arborelui cotit

r

dLilL d

M

dMi

lL/2lL/2lL

bl

dL

lMh h


33/44

[33]

7.3 Verificarea fusurilor la nclzire

7.4 Verificarea la oboseal a ultimului fus palier

Fusul palier este solicitat la torsiune i ncovoiere dupa un cicluasimetric.n verificarea la oboseal intervin valorile maxime i minime alemomentului motor.


34/44

[34]

Forele ce acioneaz asupra manetonului i contragreuti

7.5 Verificarea la incovoiere a fusului maneton

c

Frc mc

Fr

r


35/44

[35]

7.6 Verificarea la torsiune a fusului maneton

7.7 Verificarea bratului arborelui cotit la torsiune si incovoiereDeoarece eforturile unitare variaz liniar pe seciune,eforturile

unitare produse de momentul Mibsunt nule n punctul x situat pe axa neutr o -o(figura 8-4 a).Ca urmare solicitarea la ncovoiere n planul braului nu prezintprobleme [2].

Solicitarea la ncovoiere n planul cotului creeaz eforturi unitaremaxime n punctul x (figura 8-4 b).La aceasta se adaug eforturile unitare normalede ntindere sau compresiune produse de fora Zs.

Distribuia eforturilor unitare tangeniale este dispus astfel nctvaloarea maxim este concentrat chiar n punctul x (figura 8-4 d).


36/44

[36]

Pentru verificarea bratelor la incovoiere

Coeficientul de siguran la ncovoiere:


37/44

[37]

8. Proiectarea si aplicarea fortelor pe fusurile palier a arborelui cotit si

reprezentarea eforturiloe Von Misses.

Ca date de intrare avem dimensiunile coturilor si tabelul de forte aplicate pearbore.

Ordinea de aprindere Propietati de material

Distributia sarcinilor pe fusul palier.


38/44

[38]

Deoarece coturile arborelui cotit sunt simetrici, studiul s-a facut pentru un singur cot al

acesutuia.

Am prezentat modelul 3D al cotului de arbore.


39/44

[39]

Verificarea primului cot al arborelui cotit.

Distributia eforturilor Von Misses.


40/44

[40]

Aici putem vedea deplasarea in mm dupa aplicarea fortelor pe fusul palier al cotului.

Putem vedea ca punctul maxim de deformatie este in centrul fusului palier si se va deplasa cu

aproximativ 0.0244 mm.


41/44

[41]

Verificarea cotului asupra fusului palier dupa ce bratele acestuia au fost tesite.

Distributia eforturilor Von Misses


42/44

[42]

Deplasarea cotului asupra fusului palier dupa ce bratele acestuia au fost tesite.

Observam ca centrul maxim se situeaza tot in centrul fusului palier si deplasarea maxima ajungela 0.0248 mm.


43/44

[43]

Concluzii :

Modelul de arbore cotit a fost realzat in CATIA .

Verificarile cotului arborelui cotit s-au realizat cu ajutorul subprogramului Analysis

Manager din acelasi program.

Eforturile maxime si deformatiile se observa ca se intalnesc la contactul dintre fusurile

palier cu bratele arborelui cotit.

Acest efor este de maxim 172 MPa admisuibil, deaoarece limita admisibila de la Otel este

de 250 MPa.

In concluzie modelul de arbore cotit rezista chiard aca vom tesii bratele acestuia si micsorand

astfel si masa acestuia.


44/44

9. Bibliografie:

[1] Negurescu N., Pan C., Popa M.G., Motoare Diesel Matrix Rom,Bucuresti, 2003

[2] Grunwald, B.,Teoria, calculul si constructia motoarelor pentru

autovehicule rutiere, Editura Didactica si Pedagogica, Bucuresti, 1980;

[3] Gaiginschi, R., Ztreanu, Gh., Motoare cu ardere

interna.Constructie si calcul. Vol. 1,2, Editura Gheorghe Asachi , Iasi, 1995

Date post:	15-Feb-2018
Category:	Documents
Upload:	neagu-viorel
View:	225 times
Download:	0 times

Disertatie Vladoi 22-06-2015_BR

Documents