TEMA DE PROIECT:S se construiasca un motor cu ardere intern care are urmatoarele caracteristici:Motor cu aprindere prin comprimare (MAC);Puterea efectiv 42 [KW];Alezaj, Cursa : 84,5 / 88,9[mm]Turatia la putere maxim np=3100 [rot/min] Numrul de cilindri i=4Capitolul 1.Notiuni Introductive1.1.Notiuni Introductivencei pesteosutadeani deexistenta, automobiluls-adezvoltatsi perfectionat continuufara, nsa,saseproducatransformari fundamentaleale solutiilor tehnice utilizate nca din primele decenii ale aparitiei sale.Restrictiileextremdeseveresi celepecaledeafi adoptatenprimul deceniual primuluimileniu, referitoarelaprotectiamediului si conservarea resurselorminerale, pedeoparte, sireducereacosturilorsi creterea performantelor si a placerii de a conduce, pe de alta parte, conduc la transformari esentiale ale automobilului att n conceptia subansamblurilor ctsi, mai ales, n strategiadecontrolsi conducerealeacestora. Estemai actual caniciodata dictonul potrivit caruia,,pentru a imita mersul omul a inventat roata, care nu seamana deloc cu piciorul.nprimi ani ai noului mileniusi-afacutaparitiapepiataautomobilul cu sistemul electronic de control care contine 20 de microprocesoare. Este iminenta 1lansareaautomobilului cusistemelectronic decomandasi control cu30de microprocesoare.Dinpunct devedereal complexitatii, sistemul decontrol al acestor automobile este mai complicat ca al avionului comercial ,,Airbus A310.Se constata,de asemenea, ca visul inginerilor de unificare a principiilor de functionare a motoarelor cu ardere interna, cu aprindere prin scnteiesi diesel, este mai aproape ca niciodata. Se apreciaza ca principiul autoaprinderii controlate aamestecurilor omogene(pebenzinasaudiesel) constituieprincipalasolutie tehnica pentru urmatorii 60-80 de ani.Inprezent ceamai largautilizarepentrupropulsiaautovehiculelor oare energiatermicaobtinutaprinardereahidrocarburilor, iarpentrutransformarea energiei termiceinlucrumecanic, celemai utilizatesuntmotoarelecuardere interna cu piston deoarece acestea au atins cel mai inalt grad de perfectionare si eficientaMotorul cu ardere interna cu piston este un motor termic la care produsele arderii intra in compozitia intra in compozitia fluidului motor, iar evolutiile acestuia se realizeaza prin intermediul unui piston a carui miscare alternativa in interiorulunui cilindru se transforma in miscare de rotatie printr-un mechanism biela-manivela1.2 Principiul de functionare al M.A.I

Inducere:Forma diagramei indicate:SVvolumul dislocat de piston n timpul unei curse.aVvolumul camerei2cVvolumul totala-nceputul admisieis-scnteiai-injecia (ntrzierea aprinderi)d-faza arderi rapidee-faza arderii izobare (se atinge temperatura maxim)f-faza arderii izoterme (temperatura rmne constant)Obiectivele calculului termic :Determinarea mrimilor de stare (P,V i T) ale fluidului de lucrun punctele caracteristice ale ciclului motor :Punctul de sfrsital procesului de admisienceputul procesului de arderePresiunea maxim pe cicluPresiunea la sfritul precesului dedestinderePresiunea de evacuareCalcululproceselor de scimbare a gazelor (admisie i evacuare)3Calculul termic pornete din momentul n care pistonul se afl n PMI la nceputul procesului de ardere punctul (a).Parametri de stare n punctul a sunt:Temperatura de evacuarePr ;Temperatura gazelor reziduale Tr ;Volumul minim al camerei de ardere Vc ;Xs - avans la declanarea scnteiXinj avans la declanarea injecieiXev avans la declanarea evacuri4Cap.2 Calculul termic2.1Calculul procesului de schimbarea gazelor pentru motor cu admisie normalaParametri iniiali pentru calculul termic:Ceilali parametrise aleg pe bazadatelor statistice:Temperatura gazelor reziduale Tr;Coeficientul de exces de aer ;Raportul de comprimare MAS MAC 0,85....1,1 1,3...1,6Tr [KO] 900...1100 800...10008....10.5 18...22t 15....40 10....25Pr [MPa] 0.105...0.125 0.105...0.125Pa [MPa] 0.07...0.09 0.085...0.093P 1.05...1.2 1.05...1.2Se allege:T0 presiunea aerului in conditii normale de stareTo =288293 oK;Se adoptaTo =288 oK;Po presiunea aerului in conditii normalede starePo=0,1 [MPa]=1 [bar];- - gradul de incalzire al fluidului de la peretii calzi ai traseului de admisiune5 = 1,061,15 conform [Tabel 2.5, pag 98]Se adopta =1,06ka- exponent adiabatic la aerului ka=1,4 ;- raportul de comprimare=18;Ra constanta specifica a aeruluiRa = 287 kgKJfp coeficientul de exces de aerfp =00T R Pa fp =1,21 ;afp - viteza de propagare a sunetului in fluidul proaspat, in 1]1

sm ;afp =0T R ka a afp = 288 287 4 , 1 afp = 340,17 smTe = 1000 [KO];Pe = 0,12t =20 [KO];=1,4;- coeficientul global al rezistentei gazodinamice atraseului de admisie=6D/da= 2,6a = 2300 RAWp viteza medie a pistonului, in 1]1

sm;Wp = 30n S = 9,11]1

sm;(2.1.)sa coeficientul de debit al sectiuni oferite de supapa de admisie ;sa = (0,40,65)6sa = 0,6SL sectiunea litrica a orificiului controlat de supapa de admisie, in 1]1

lm2 ;SL = (515)*10-4 1]1

lm2 ;SL = 7*10-4 1]1

lm2 ; Calculul gradului de umplere vPentru determinarea gradului de umplere v, se porneste de la ecuatia implicita( ) ( )( )

,_

+ 2226001801 10 5 , 01 1p va afp ae m a vWdDpp K p =( ) [ ] ( )12 2 22611 10 18 1 1 111]1

+aaKKa savfpa aSL anK K (2.2)v = 0,85 Calculul presiunii fluidului proaspat din cilindru la sfarsitul cursei de admisie, pa [MPa]pa =( ) ( )( ) 1 11 10 ++ ae m a vKp K p(2.3)pa =) 1 18 ( 4 , 1 112 , 0 1 , 0 ) 15 , 0 1 )( 1 18 ( 85 , 0 4 , 1 06 , 1 ++ pa = 0,078 [MPa]Se recomanda pa = 0,070,09 [MPa] Calculul coeficientului gazelor reziduale,r;r = v eeT PT p 0011; (2.4)r = 85 , 0 1000 1 , 0288 12 , 01 181 7r = 0,0212.2 Calculul procesuluide comprimare . Presiuneafluidului de lucru la sfrsitul cursei de comprimare (p.m.i) in cazul ciclului fara ardere:] [ 75 . 3] [ 75 . 3 18 * 078 . 01834 . 14 . 1 .... 33 . 1exp] [ 078 . 0) 1 . 2 . 2 ( ] [ *34 , 1MPa pMPa pmcMAC pentru mccomprimare de procesului al itropic onentulpol mcMPa pMPa p pccanca c pc=35,5 MPa pentru M.A.C cuadmisianormala nc-exponent politropic al procesului de comprimare Temperatura la sfritul procesului de comprimare:] [ 873] [ 873 18 * 327) 2 . 2 . 2 ( ] [ *1 34 . 11K Tck TcK Ta Tcooo nc Tc=700950[KO] pentru M.A.Ccu admisianormala Presiunea din cilindru corespunzatoare punctuluid, pd [MPa]d- unghiul de deschidere a curbei de presiune, in [0RA]d =345360 [0RA]Se adopta d = 348 [0RA] ;a = 0,896*10-4Pd =[ ]ncdcap2) 360 ( ) 1 ( 1 + (2.2.3)Pd =[ ]nc2 4) 360 348 ( ) 1 18 ( 10 896 , 0 118 078 , 0 +Pd = 2,876 [MPa] Temperatura din cilindru corespunzatoare punctului d,Td [K]8Td = [ ]12) 360 ( ) 1 ( 1 +ncdaap ; (2.2.4)Td = 816 [K]Pz = 7 [MPa] Presiunea in p.m.i, pc [MPa]vP- presiunea care creste liniar cu o viteza de crestere a presiunii constanta intre punctele d-c, respectiv d-z1]1

RAMPa0d zd zvP PP 1]1

RAMPa0(2.2.4)1]1

RAMPaPPvv024 , 0348 36587 , 2 7Pc = Pd + vP (360 d) [MPa] (2.2.5)Pc= 2,87 +0,24 (360 - 348)Pc = 5,75 [MPa]Pz = Pc + vP (z-360) Pz= 5,75 +0,24 (365 - 360)Pz = 6,95 Rapoarte volumice d, zd =VcVzd 2) 360 )( 1 ( 1 + da (2.2.6)d =2) 360 365 )( 1 18 ( 896 , 0 1 +d =1,038sauz =VcVdz 2) 360 )( 1 ( 1 + za z =2) 360 348 )( 1 18 ( 896 , 0 1 +z =1,21939 Exponentii primei faze a procesului de ardere md-c, mc-ymd-c=zdcPP lglg(2.2.7)md-c =2193 , 1 lg87 , 275 , 5lgmd-c = 3, 5046md-c = 3,5046mc-z=ycyPP lglg mc-z=0381 , 1 lg75 , 595 , 6lg mc-z= -5, 069 Temperatura fluidului in p.m.i, Tc [K]Tc= 1 c dmd dT (2.2.8)Tc=1341 KTc = 1341 K2.3.Calculul procesului de ardere:Se bazeazape urmatoarele ipoteze :- in timpul procesului de ardere au loc variatii ale componentelor chimice ale fluidului motor ;- caldura specifica la volum constant ale fluidului motor variaza in functie de temperatura acestuia ;- au loc pierderi de caldura prin peretii cilindrului ;Calculul procesului de ardere se face pentru 1 Kg de combustibil.Cantitatea minim de aer necesar pentruarderea unui kg de combustibil:1]1

+ 32 4 12 21 . 01mino h cL(2.3.1)Pentru MAC:c=0,857 kg;h=0.133 kg ;10o=0.01 kg ;c,o,h-cantitatea de carbon ,hidrgen i oxigen dintr-un kg de combustibil;1]1

+ 3201 . 04133 . 012875 . 021 . 01minL496 . 0min L Cantitatea de fluid proaspt ce ptrunde in cilindru pentru un kg de combustibil:min* Lfp (2.3.2)4 . 1 496 . 0min L496 . 0 * 4 . 1 fp6957 . 0 fpCazul II 1 arderea complet teoretic : Numrul de kmoli de monoxid de carbon din gazele deardere, 2CO [Kmol]carbonCOMC2[Kmol] (2.3.3)1 28 57 . 02C O] [ 0 7 1 4 . 02Kmo lCO Numrul de kilomoli de H2O:[2133 . 0[222O HHO HKmolMh] [ 0 6 6 . 02Kmo lO H Numrul de kilomoli de O2:] [ m i n * ) 1 ( * 2 1 . 02Kmo l LO (2.3.4)4 9 6 . 0 * ) 1 4 . 1 ( * 2 1 . 02 O] [ 0 5 8 2 . 02Kmo lO 11 Numrul de kilomoli de N2:] [ m i n * ) ( * 7 9 . 02Kmo l LN 4 9 6 . 0 * 4 . 1 * 7 9 . 02N] [ 5 4 9 6 . 02Kmo lN Numrul de [kmoli] de substanta rezultati din arderea unui [Kg] de combustibilardere5496 . 0 0584 . 0 0665 . 0 0714 . 02 2 2 2+ + + + + + ardereN O O H CO ardere ] [ 7 4 5 9 . 0 Kmo la r d e r e Coeficientul de variaie molarceste raportul chimic dintre numrul de kilomoli de fluid proaspt si numrul de kilomoli de gaze rezultate n urma arderi.fparc(2.3.5)6957 . 07459 . 0c0722 . 1 c Coeficientul chimic al variaie molare totalet:rr ct ++1(2.3.6)021 . 0 1021 . 0 0722 . 1++t0707 . 1 t Temperatura fluidului la sfarsitul primei etape a arderii, Ty [K]tycy vc yPPT T + )) 360 (1 ( [K] (2.3.7)0707 , 10381 , 1)75 , 5) 360 365 ( 24 , 01 ( 1341 + yTTy = 1572 [K] 12 Caldura specifica a amestecului initial, fpv c[kj/kmol*K]fpv c 19,67+2,51*T c * 1 03 (2.3.8)fpv c 19,67+2,51*9 2 7 * 1 03 fpv c 21,996] / [ K k m o l k goPuterea caloric inferioar pentru motorin:Qi=41.850] / [ c o m k g k JPentru Qi Qin 1 Qin cldura specific in arderea incomplet. Qdis-cldura disponibil.ucoeficient de utilizare a clduri.Qdis=41850 * 88 . 0 * i uQ Qdis=36828] / [ c o m k g k JPentru1 avem: Caldura specifica medie la volum constant gaVC[ kj/kmol*K]] * * * * [ *12 2 2 2 2 2 2 2 TZNTZOTZOHTZCOgaVNVOVO HVCOarVC C C C C + + + (2.3.9)Z Z ZZ Z VT T TT T Cga3 3 33 310 * 125 . 2 323 . 23 )] 10 * 67 . 1 34 . 21 ( * 5496 . 0 ) * 10 * 67 . 1 02 . 23 ( * 0584 . 0) * 10 * 02 . 5 85 . 23 ( * 0665 . 0 ) 10 * 35 . 3 5 . 38 ( * 0714 . 0 [ *776 . 01 + + + + ++ + + + gaVC=ZT310 * 125 . 2 323 . 23+tz vgaT Ctz + 310 125 , 2 323 , 231572 10 125 , 2 323 , 233 + tzvgaCtzvgaC=26,663 [Kj/Kg*K]tz vgaT Ctd + 310 125 , 2 323 , 2313816 10 125 , 2 323 , 233 + tdvgaCtzvgaC=21,718 [Kj/Kg*K] Caldura degajata in prima faza a arderii, Qdt11]1

+ + cyc ztdcd cd vga z vga t ar dzmT TmT TT T C T T C QTd tz1) (314 , 81) (314 , 8 ) ( ) (0 0 (2.3.10)Kg KjQdz/ 16894 ]) 069 , 5 ( 1) 1341 1572 (0707 , 1 314 , 81 5046 , 3) 816 1341 (314 , 8 ) 288 816 ( 718 , 21 ) 288 1572 ( 663 , 26 0707 , 1 [ 7459 , 0 ++ + dzQ=16894 Kj/Kg Caldura utila degajata prin arderea in conditii reale a unui kg de combustibil Qm,[Kj/Kg]QM=v * Qi[Kj/Kg] (2.3.11)v=0,860,9Se adopta v = 0,88QM= 0,88 * 4185OQM= 36828 Fractiune din caldura utila care se degaja in prima faza a arderii, vv= MdyQQ=3682816894=0,34 Caldura specifica medie la presiune constanta a gazelor de ardere pe intervalul de temperatura T0-Tz) ( ) ' () 1 ('To Tz C To Tz CQpgatz pgatzgau v p (2.3.12)) 288 1572 ( 97 , 34 ) 288 ' ( 10 125 , 2 637 , 317605 , 036828 ) 34 , 0 1 ( 7 , 03 + Tz Cpgatz3 2 310 * 3 . 80340 31600 * 10 * 717 . 2 +Z ZT T* 7 1 7 . 20 80340300 316002 +Z ZT T1871698380 ) 80340300 ( * 717 . 2 * 4 31600 42 2 ac b[ ] Kabx02 . 12146717 . 2 * 21871698380 316002+ t 14K TZ02146 TzTzVzVzz z' '' ' z z =15722146=1,365z z z zVcVz ' ''416 , 1038 , 1 365 , 1'' zz''314 , 8) 1 )( 1 (exp'z gav p vt zT QVzVt (2.3.13)711 , 12145 7605 , 0 314 , 836828 ) 7 , 0 1 )( 34 , 0 1 (exp'' t zt z509 , 2711 , 1 365 , 1 038 , 1' ' ttt z z z z tVcVt Unghiuldemanivela corespunzator sfarsitului fazei deardere izobara, z, [0RA]) 1 (1360''+ azz[0RA] (2.3.14)] [ 5 , 376) 1 18 ( 10 8961 416 , 13600'4'RAzz + Unghiul de manivela corespunzator sfarsitului fazeide ardere izoterma, t [0RA]]] [ 5 , 391) 1 18 ( 10 8961 509 , 2360RA [) 1 (13600'4'0 ''RAazztt + + z-z = 5...20 [0RA]t = 380400 [0RA]z-z =376,5-365=11,5 [0RA]Tz = TtTt = 2146 [0RA]15 Presiunea corespinzatoare punctului z, Pz [MPa]Pz= Pz , deoarece portiunea zz arderea este izobaraPz =6,95[MPa] Presiunea la sfarsitul procesului de ardere (punctul t), Pt [MPa]1'' zPzPt[MPa] (2.3.15)] [ 06 , 4711 , 195 , 6MPa PtPt2.4 Calculul procesului de destindereDestinderea este procedeul in care fluidul motor cedeaza energie pistonului. Calculul se face in ipoteza ca procesul este otransformare termodinamica politropica cuunexponent politropic md constant.md exponent politropic al procesului de destinderemd = 1,21,3md = 1,3 Presiuneadin cilidru corespunzatoare punctului b, Pb [MPa]] [MPa Pt Pdmtb

,_

(2.4.1)] [ 313 , 018509 , 206 , 43 , 1MPa PPbb

,_

Temperatura din cilindru corespunzatoarepunctului b, Tb [K] ] [1K Tt Tbdmt

,_

(2.4.2)] [ 118818509 , 221461 3 , 1K TbTb

,_

162.5 Determinarea dimensiunilor fundamentale ale motorului si calculul indicilor de performantadi coeficientul de rotunjire a diagramei indicatedi = 0,940,98Se adopta :di = 0,95 Presiunea medie indicata pentru motor cu admisie normala , Pi[MPa]( )( ) ( )( )( ) ( )( ) ( ) ( ) ( )( )( ) ( )11111]1 + 11]1

,_

+ 11]1

,_

+

+ + + mcd c dmdmmd cmddmcmcd t z dmttmcztmcdzmcmcdz zmcmcd z cmz zmcdi imPmPPe PamPP PmPPc d ccc dz c 1 111 111 11ln1 1 1 111010'10'' 0 ' 010(2.5.1)( )( ) ( )( )( )( ) ( ) ( )( ) ( )( )( ) ( )11111]1 + 11]1

,_

+ 11]1

,_

+ +

+ + 34 , 11 3 , 1 34 , 134 , 11 34 , 134 , 134 , 11 3 , 134 , 134 , 134 , 134 , 134 , 134 , 11 69 , 0 , 5 34 , 1219 , 1 1 504 , 3 1 18219 , 1 1 18 1 , 0219 , 1 1 34 , 1 1 18118219 , 1219 , 1 18 1 , 012 , 0 1 , 0219 , 1 711 , 1 1 3 , 1 1 1818509 , 21 509 , 2 18 1 , 0 14 , 3416 , 1509 , 2ln038 , 1 1 18416 , 1 18 1 , 0 14 , 3219 , 1 1 18038 , 1 416 , 1 18 1 , 0 14 , 3219 , 1 1 069 , 5 1 181 038 , 1 038 . 1 18 1 , 0 14 , 395 , 0iPPi =0,905 [MPa] Presiunea medie efectivPe, [MPa]] [ * MPa p Pei n d m 179 . 0 .... 78 . 0 mpentru MAC905 . 0 9 . 0 ep] [ 8 1 4 , 0 MP a P e Cilindreiaunitar a motorului] [* ** * 303d mn i pPVeeS(2.5.2)eP-puterea maxim.eP=42 [KW].-numrul de timpi ai motorului.=4.eppersiunea medie efectiv] [ 8 1 4 . 0 MP a pe .i-numrul de cilindri ai motorului.i=4n-turaia motorului.n=3100 [rot/min].3100 * 4 * 814 , 04 * 42 * 30SV] [ 4 9 9 . 03d m VS] [ * *43 2dm S D VS (2.5.3) Volumul minim i maxim alcamerei de ardere:Vc-volumul minim al camerei de ardere.] [13d mVVSC(2.5.4)18] [ 029 . 01 18499 . 03dm VVCCVa- volumul maximal camerei de ardere.] [3d m V V VS c a+ (2.5.5)] [ 4 9 9 . 0 0 2 9 . 03d m Va+ ] [ 5 2 7 . 03d m Va Cilindreeia total:] [ *3d m V i VS t(2.5.6)4 9 9 . 0 * 4 tV] [ 9 9 6 , 13d m Vt Randamentul indicat al motorului,i00* ** ** 3 1 4 . 8i v ofp i ndiQ pT o p (2.5.7)0036 , 041850 * 85 . 0 * 1 . 0283 * 675 . 0 * 814 , 0* 314 . 8 i003 6 . 0 i Randamentul efectiv al motorului,e00* ** ** 3 1 4 . 8 *i v of p ei m eQ pT o p (2.5.8)0032 , 041850 * 927 . 0 * 1 . 0283 * 744 . 0 ** 314 . 8 9 , 0 e19003 2 . 0 e Consumul specific indicat al motorului Ci 1]1

kWhg] / [*10 * 6 , 36KW h gQCi ii (2.5.9)41850 * 3 6 . 010 * 6 . 36iC] / [ 9 4 . 2 3 8 KWh g Ci Consumul specific efectiv al motorului Ce 1]1

kWhg] / [*10 * 6 . 3*6KW h gQC Ci ei m e (2.5.10)41850 32 , 010 6 , 36eC] / [ 8 1 . 2 6 8 KWh g Ce Puterea litric a motorului Pl, 1]1

cilindrukW] / [3dm KWVPePtL(2.5.11)996 , 142LP20] / [ 0 4 . 2 13d m KW PLCap. 3 Calculul de rezistenta 3.1. Studiul cinematic i dinamic al mecanismului biela-manivel.Studiul cinematic presupune determinarea deplasri ,vitezei i acceleraiei pistonului.Pistonul execut o micare alternativ de translaie intre cele dou puncte moarte.Expresiile pentru determinarea parametrilor cinematici se vor scrie funcie de unghiul de rotaie al arborelui cotit .=[0.360o]Prin convenie =0 este momentul n care pistonul ncepe cursa de admisie din PMI spre PME.Cursa pistonului :21] [ ) ) 2 c o s 1 ( *4c o s 1 ( m m r Sp + 2Sr S-cursa;r-raza;b-lungimea bielei;e autoturism pentru6 . 31.....31 .4 . 31e a u to tu r i s m p e n tru Viteza pistonului:] / [ ) 2 s i n *2( s i n * * * 1 03s m r Wp + Acceleraia pistonului:] [ ) 2 c o s * ( c o s * * * 1 03m r ap + -viteza unghiular a arborelui cotit.s e c ] / [3 0*r a dn s e c ] / [3 03 1 0 0 * 1 4 . 3r a d s e c ] / [ 4 6 . 3 2 4 r a d Valorile deplasarii pistonului sp, vitezei pistonului wp si acceleratia pistonului ap sunt date in tabelul 3.1: Tabelul 3.1alfa sp wp ap220 0,000 0,00 606215 1,952 4,80 571830 7,589 9,05 474645 16,287 12,33 331260 27,128 14,33 165375 39,044 15,00 1990 50,987 14,43 -1378105 62,053 12,88 -2406120 71,578 10,66 -3031135 79,149 8,08 -3312150 84,579 5,38 -3368165 87,823 2,67 -3332180 88,900 0,00 -3307195 87,823 -2,67 -3332210 84,579 -5,38 -3368225 79,149 -8,08 -3312240 71,578 -10,66 -3031255 62,053 -12,88 -2406270 50,987 -14,43 -1378285 39,044 -15,00 19300 27,128 -14,33 1653315 16,287 -12,33 3312330 7,589 -9,05 4746345 1,952 -4,80 5718360 0,000 0,00 6062375 1,952 4,80 5718390 7,589 9,05 4746405 16,287 12,33 3312420 27,128 14,33 1653435 39,044 15,00 19450 50,987 14,43 -1378465 62,053 12,88 -2406480 71,578 10,66 -3031495 79,149 8,08 -3312510 84,579 5,38 -3368525 87,823 2,67 -3332540 88,900 0,00 -3307555 87,823 -2,67 -3332570 84,579 -5,38 -3368585 79,149 -8,08 -3312600 71,578 -10,66 -3031615 62,053 -12,88 -2406630 50,987 -14,43 -1378645 39,044 -15,00 19660 27,128 -14,33 1653675 16,287 -12,33 3312690 7,589 -9,05 4746705 1,952 -4,80 5718720 0,000 0,00 606223deplasarea pistonului in functie de unghiul alfa01002003004005006007008001 4 7 10 13 16 19 22 25 28 31 34 37 40 43 46 49alfasp15913172125293337414549alfa-1000100200300400500600700800viteza pistoului in fuctie de unghiul alfaalfawp2415913172125293337414549alfa-10000-5000050001000015000acceleratia pistonuluiunghiul alfaacceleratia pistonului in functie de unghiul alfaalfaap3.2. Determinarea forelor mecanismului biel-manivel.In mecanismul biel-manivel acioneaz dou tipuri de fore:-fora de presiune a gazelor din cilindru.-forede inerie care sunt:- forede inerie date de masele n micare de translaie- forede inerie date de masele n micare de rotaie] [ * N A p FppF-fora de presiune;p-presiunea care acioneaz pe suprafaa A;25Fora de presiune care acioneaz pe suprafaa cilindrului este variabil.] [ * N a m Fi iF-fora de inerie;m-masa;a-acceleraia;] [4** ) (2NDp p Fo cil p Fora de inerie a maselor in micare de translaie acioneaza deasemenea pe direcia axei cilindrului.] [ * ) ( N a m B A m g p Fpit r+ mgp-masa grupului piston;mBA-masa bielei aferentmicrii de translaie;pa-acceleraia pistonului;Masa bielei total se descompune n dou mase concentrate una dintre ele n punctul de articulaie cu bolul i care se consider c execut o micare rectilinie alternativ solidar cu grupul piston i o a doua concentrat n puncte de articlaie cu fusul maneton care se consider c execut o micare cu fusul maneton care se consider c execut o micare de rotaie cu viteza unghiular a arborelui cotit.`26Arborele cotit care execut o micare de rotaie cu viteza unghiularconstant s e c ] / [3 0*r a dn Pentru admisie cilop p ] 180 .... 15 [ Pentru cniaa ciloVVp p1]1

* ] 365 .... 195 [ Va-volumul maxim al camerei de ardere;Vi-volumul instantaneu al camerei de ardere;Pentru im z cilop p p pmax max] 360 [ PentruM AC pe n t r uVVp pdniZz ci lo o

,_

'* ] 52 5 ... 3 9 5 [ Pentru M A C p e n t r up ppr bc i lo

,_

+ 2] 5 4 0 [ Pentru M A C p e n t r u p pr c i lo o ] 7 2 0 . . . 5 5 5 [ rppresiunea de evacuare.] [ *4** 10326dm V SDVc P i+ Pentru determinarea forei de inerie se adopt valori pentru masele raportate ale pieselor componente.Mase raportate MASD=60......100 mmMACD=60......100 mm27Masa raportat agrupului piston ] / [2c m g mg p4,5....10 ] / [2c m g9....15 ] / [2c m gMasa raportat abielei] / [2c m g mB14....16 ] / [2c m g7...19 ] / [2c m gMasa raportat a unuicot ] / [2c o tc m g m7...18 ] / [2c m g8...20 ] / [2c m gMasa la modul general] [4**2gDm mDeoarece fora de presiune i fora de inerie a maselor n micare de translaie acioneaz pe aceai direcie ele se pot nsuma algebric rezultanta lor acionnd tot pe direcia cilindrului .] [N F F Ft rip+ Fora F se descompune dup dou direcii :28Una n lungul bielei Cealalt normal pe axa cilindrului .Se noteazcu unghiul dintre biel i axa cilindrului sin * arcsin Fora ] [cosNFBN=F*tgFora normal npinge pistonul ctre perei cilindrului n planul de oscilatie al bielei.Deoarece N nu schimb de sens pistonul este mpins alternativ ntre perei cilindrului executnd o micare de oscilaie.Valoarea forei normale determin i valoarea forei de frecare dintre piston i cilindru cu ct bielele sunt mai lungi (valori mici ale lui) uzura cilindrilor i segmenilor este mai mic deaceia bielele lungi sunt sunt utilizate in special la MAC unde solicitrile mecanice sunt mult mai mari.Se translateaz fora B n lungul bielei mutnd punctul de aplicaie din A n M .) sin( *) cos( * + + B TB ZbT-fora tangenial produs de momentul motorinstantaneu al cilindrului.Mi=T*r [N*m] Masa grupului piston, mgp [kg/m2]] / [ 560 , 040845 , 0 14 , 310] / [42222m kg mmm kgDm mgpgpgpgp gp m =(915)[g/cm2]gp m =10[g/cm2] Masa bielei aferente pistonului (miscare de translatie),mb [kg/m2]] / [ 730 , 040845 , 0 14 , 313] / [42222m kg mmm kgDm mbbbb b m =(719)[g/cm2]gp m =13[g/cm2]29 Masa unui cot fara contragreutati pentru fusurile gaurite din otel, mcot [kg/m2]] / [ 560 , 040845 , 0 14 , 3114] / [42cot2cot22cotcotcm kg mmm kgDm m cot m =(820)[ g/cm2]cot m =14[g/cm2] Masa bielei aferente piciorului bielei (miscare de rotatie), mBP [kg/m2]mBP=0,275*mb [kg/m2]mBP=0,275*0,730mBP=0,200 [kg/m2] Masa bielei aferente capului bielei (miscare de rotatie), mBM [kg/m2]mBM=mb-mBP [kg/m2]mBM=0,730-0,200mBM=0,530 [kg/m2]Vi pcil p Fp Ftr F beta N B Zb T Mi0,12 0,020 112 -4607 -4495 0,000 0 -4495 -4495 0 0,000,078 -0,022 -123 -4346 -4469 4,366 -341 -4482 -4228 -1486 -66,060,078 -0,022 -123 -3607 -3730 8,457 -555 -3771 -2953 -2345 -104,250,078 -0,022 -123 -2517 -2641 12,004 -561 -2700 -1470 -2264 -100,650,078 -0,022 -123 -1257 -1380 14,757 -363 -1427 -375 -1377 -61,200,078 -0,022 -123 -15 -138 16,505 -41 -144 4 -144 -6,400,078 -0,022 -123 1047 924 17,105 284 966 -284 924 41,060,078 -0,022 -123 1828 1705 16,505 505 1778 -929 1516 67,390,078 -0,022 -123 2304 2180 14,757 574 2255 -1587 1601 71,160,078 -0,022 -123 2517 2394 12,004 509 2448 -2053 1333 59,250,078 -0,022 -123 2560 2436 8,457 362 2463 -2291 904 40,200,078 -0,022 -123 2532 2409 4,366 184 2416 -2374 446 19,810,078 -0,022 -123 2513 2390 0,000 0 2390 -2390 0 0,000,5215 0,079 -0,021 -117 2532 2415 -4,366 -184 2422 -2380 -447 -19,870,5033 0,083 -0,017 -96 2560 2464 -8,457 -366 2491 -2317 -915 -40,660,4729 0,090 -0,010 -55 2517 2462 -12,004 -524 2517 -2111 -1371 -60,940,4304 0,102 0,002 13 2304 2317 -14,757 -610 2396 -1687 -1701 -75,610,3770 0,122 0,022 124 1828 1953 -16,505 -579 2037 -1064 -1736 -77,180,3149 0,155 0,055 311 1047 1358 -17,105 -418 1421 -418 -1358 -60,380,2480 0,214 0,114 641 -15 626 -16,505 -185 653 -17 -653 -29,010,1811 0,326 0,226 1269 -1257 13 -14,757 -3 13 3 -13 -0,560,1203 0,564 0,464 2604 -2517 87 -12,004 -18 89 48 -75 -3,310,0716 1,133 1,033 5791 -3607 2184 -8,457 -325 2208 1729 -1373 -61,030,0399 2,473 2,373 13310 -4346 8965 -4,366 -684 8991 8482 -2981 -132,520,0290 5,75 5,650 31685 -4607 27078 0,000 0 27078 27078 0 0,00300,0399 6,950 6,850 38415 -4346 34069 4,366 2601 34168 32235 11330 503,620,0716 3,992 3,892 21824 -3607 18218 8,457 2709 18418 14423 11454 509,150,1203 2,112 2,012 11285 -2517 8768 12,004 1864 8964 4882 7518 334,180,1811 1,241 1,141 6401 -1257 5144 14,757 1355 5320 1399 5133 228,150,2480 0,825 0,725 4067 -15 4053 16,505 1201 4227 -111 4225 187,820,3149 0,605 0,505 2831 1047 3878 17,105 1193 4058 -1193 3878 172,380,3770 0,479 0,379 2124 1828 3952 16,505 1171 4122 -2154 3514 156,210,4304 0,403 0,303 1699 2304 4003 14,757 1054 4139 -2914 2939 130,650,4729 0,357 0,257 1439 2517 3956 12,004 841 4045 -3392 2203 97,910,5033 0,329 0,229 1283 2560 3843 8,457 571 3885 -3613 1427 63,410,5215 0,314 0,214 1200 2532 3732 4,366 285 3743 -3678 691 30,700,216 0,116 651 2513 3164 0,000 0 3164 -3164 0 0,000,12 0,020 112 2532 2644 -4,366 -202 2652 -2606 -489 -21,750,12 0,020 112 2560 2672 -8,457 -397 2701 -2512 -992 -44,090,12 0,020 112 2517 2630 -12,004 -559 2688 -2255 -1464 -65,080,12 0,020 112 2304 2416 -14,757 -636 2498 -1759 -1774 -78,850,12 0,020 112 1828 1940 -16,505 -575 2024 -1058 -1725 -76,700,12 0,020 112 1047 1159 -17,105 -357 1213 -357 -1159 -51,530,12 0,020 112 -15 98 -16,505 -29 102 -3 -102 -4,520,12 0,020 112 -1257 -1144 -14,757 301 -1183 -311 1142 50,750,12 0,020 112 -2517 -2405 -12,004 511 -2459 -1339 2062 91,670,12 0,020 112 -3607 -3495 -8,457 520 -3533 -2767 2197 97,670,12 0,020 112 -4346 -4233 -4,366 323 -4246 -4006 1408 62,580,12 0,020 112 -4607 -4495 0,000 0 -4495 -4495 0 0,00 Fpmax=38415 N pentru valoarea lui = 3750RAFmax=34069 N pentru valoarea lui = 3750RA Diagrama polara a fusului manetonDiagrama polara a fusului maneton ] ; / * [ 2 mm m N km] ; / [ 2 5 . 10mm R A kl] [1 8 0* * * ' * J k k i A Am l (3.2.1)] [18 014 , 3* 2 * 25 , 1 * 4 * 3 810 J Al] [ 3 4 , 1 1 9 6 J Al31] * [*22m k gAJWt (3.2.2)tJ-momentul total de inerie al arborelui cotit.W-gradul de uniformitate al arborelui cotit. min max W401........801WSe alege601W Momentul deinertie total, Jt [N*m]] * [63 , 324 *60134 , 11962m N Jt] * [ 6 8 1 . 0 m N Jt Momentul de inertie al volantului, Jv [N*n]] * [ * ) 9 . 0 . . . 8 . 0 ( m N J Jt v] * [ 6 8 1 . 0 * 8 5 . 0 m N Jv] * [ 5 7 8 . 0 m N Jvalfa M1 M2 M3 M4 M5 M6 Msuma0 0,00 -145,92 186,30 141,83 -145,71 0,00 36,5115 -123,31 -144,95 146,43 117,63 -140,59 402,58 257,7930 -193,74 -104,51 97,01 79,76 -91,85 302,11 88,7845 -184,99 -29,46 47,41 39,33 -1,88 148,94 19,3560 -108,55 50,33 0,00 0,00 103,29 112,20 157,2675 -3,62 85,63 -40,31 -39,38 180,46 143,75 326,5490 86,58 32,10 -81,72 -80,18 190,42 185,70 332,89105 135,90 -78,59 -120,57 -119,18 121,56 202,61 141,72120 141,83 0,00 -145,71 -145,92 0,00 186,30 36,51135 117,63 402,58 -140,59 -144,95 -123,31 146,43 257,79150 79,76 302,11 -91,85 -104,51 -193,74 97,01 88,78165 39,33 148,94 -1,88 -29,46 -184,99 47,41 19,35180 0,00 112,20 103,29 50,33 -108,55 0,00 157,2632195 -39,38 143,75 180,46 85,63 -3,62 -40,31 326,54210 -80,18 185,70 190,42 32,10 86,58 -81,72 332,89225 -119,18 202,61 121,56 -78,59 135,90 -120,57 141,72240 -145,92 186,30 0,00 0,00 141,83 -145,71 36,51255 -144,95 146,43 -123,31 402,58 117,63 -140,59 257,79270 -104,51 97,01 -193,74 302,11 79,76 -91,85 88,78285 -29,46 47,41 -184,99 148,94 39,33 -1,88 19,35300 50,33 0,00 -108,55 112,20 0,00 103,29 157,26315 85,63 -40,31 -3,62 143,75 -39,38 180,46 326,54330 32,10 -81,72 86,58 185,70 -80,18 190,42 332,89345 -78,59 -120,57 135,90 202,61 -119,18 121,56 141,72360 0,00 -145,71 141,83 186,30 -145,92 0,00 36,51375 402,58 -140,59 117,63 146,43 -144,95 -123,31 257,79390 302,11 -91,85 79,76 97,01 -104,51 -193,74 88,78405 148,94 -1,88 39,33 47,41 -29,46 -184,99 19,35420 112,20 103,29 0,00 0,00 50,33 -108,55 157,26435 143,75 180,46 -39,38 -40,31 85,63 -3,62 326,54450 185,70 190,42 -80,18 -81,72 32,10 86,58 332,89465 202,61 121,56 -119,18 -120,57 -78,59 135,90 141,72480 186,30 0,00 -145,92 -145,71 0,00 141,83 36,51495 146,43 -123,31 -144,95 -140,59 402,58 117,63 257,79510 97,01 -193,74 -104,51 -91,85 302,11 79,76 88,78525 47,41 -184,99 -29,46 -1,88 148,94 39,33 19,35540 0,00 -108,55 50,33 103,29 112,20 0,00 157,26555 -40,31 -3,62 85,63 180,46 143,75 -39,38 326,54570 -81,72 86,58 32,10 190,42 185,70 -80,18 332,89585 -120,57 135,90 -78,59 121,56 202,61 -119,18 141,72600 -145,71 141,83 0,00 0,00 186,30 -145,92 36,51615 -140,59 117,63 402,58 -123,31 146,43 -144,95 257,79630 -91,85 79,76 302,11 -193,74 97,01 -104,51 88,78645 -1,88 39,33 148,94 -184,99 47,41 -29,46 19,35660 103,29 0,00 112,20 -108,55 0,00 50,33 157,26675 180,46 -39,38 143,75 -3,62 -40,31 85,63 326,54690 190,42 -80,18 185,70 86,58 -81,72 32,10 332,89705 121,56 -119,18 202,61 135,90 -120,57 -78,59 141,72720 0,00 -145,92 186,30 141,83 -145,71 0,00 36,51Volantul are forma unei coroane circulare (fig. 320).33Figura 320unde: - g [mm] limea coroanei volantului- h [mm] grosimea radial a coroanei volantului- Dmin [mm] diametrul minim al coroanei- Dmax [mm] diametrul maxim al coroanei- Dmv [mm] diametrul mediu al coroaneiDmv=(Dmax+Dmin)/2Momentul mecanic de inerie al volantului se poate calcula cu relaia:4mv vvD mJ[kg.m2] (3.2.2)unde: - mv [kg] masa volantuluimv=10-6...b.g.Dmv[kg]unde: - [kg/dm3] densitatea materialului volantuluise alege =7,85 kg/dm3pentru oel=7,15 kg/dm3pentru fonth-grosimea radiala a coroanei, in [mm];h=36 [mm]b- latimea coroanei, in [mm];b= 30 [mm]g= 25 [mm] Diametrul mediu al coroanei volantului, Dmv [mmh bJDvmv 6104 (3.2.3)036 , 0 03 , 0 007850 , 0 14 , 3 10578 . 0 46 mvD] [ 2 9 4 mm Dmv Raportul dintre limea b i grosimea radiala h a coroanei este:34b/h= 0,6 ... 2,2Prin alegerea uneia din cele dou dimensiuni (b sau h), se adopt o valoare pentru raportul b/h i se determin cealalt. n acest mod toate mrimile din partea dreapt a relaiei (2.18) sunt cunoscute i se poate determina diametrul mediu al volantului Dmv.Apoi se calculeaz diametrul minim i cel maxim al coroanei:Dmax=Dmv+g[mm]Dmax=294+25[mm]Dmax=319[mm]Dmin=Dmv-g[mm]Dmin=294-25 [mm]Dmin=269 [mm] Viteza periferic a volantului trebuie sa nu depeasc o valoare minim admisibil vva.Viteza maxim a unui punct de pe periferia coroanei este:Vmax-viteza periferica maxima, Vmax [m/s]Vmax=10-3..Dmax/2 [m/s](3.2.4)Vmax=10-3.324,69*.2319=50.96 [m/s]Vmax=50.96 [m/s]Vva=65 m/s pentru fontVva=100 m/s pentru oel Masa volantului, mv [kg]mv = mvD h b (3.2.5)mv= 294 , 0 036 , 0 03 , 0 7850 14 , 3 mv=7,82 [kg]Cap.4 Grupul piston4.1. SegmentiiPrincipala functie a segmentilor este de a etansa cilindrul. Segmentii care impiedica scaparea gazelor din cilindru spre carter se numesc segmentii de compresie. Segmentii care impiedica trecerea uleiului din carter spre camera de ardere se numesc segmenti de ungere.35Materialul folosit la calculul segmentilor este de fonta K1 cu grafit lamelarDin figura 4.1 alege presiunea elastic medie pentru Fig 4.1Pentru D=84,5mm ] [ 2 . 0 MPa pE Tensiuneaadmisibilaseadoptdinfigura3.22, funciedediametrul interior al cilindrului D.) * 3 cos * 225 . 0 * 2 cos * 14 . 0 cos * 8375 . 0 1 ( * * *) * 3 cos * 18 . 0 * 2 cos * 42 . 0 1 ( *2 + + E m FE Ep R c Mp p

,_

++ ++ + ++ * 3 s i n *8 * 31 8 . 0* 2 s i n *3 24 2 . 0s i n *81 8 . 0s i n *21 6 2 5 . 0 1c o s * *1 8 0*21 6 . 0 1*1 8 0*1 8 0*) * 3 c o s *81 8 . 0c o s *34 2 . 0* 2 c o s *81 8 . 0s i n * *1 8 0*21 6 2 5 . 0 11 ( * *22 22 2 2mR t36 Grosimea radiala a segmentului, a [mm]E Map k aD** 816 . 0max(4.1)a-tensiunea admisibil se alege din figura 3.22.n funcie de alezaj.a=275 [MPa]. 7 2 . 1 d f i g u r a d i n s e g m e n t u l p e n t r u km2 . 0 * 72 . 1275* 816 . 0maxaD07 . 23maxaDa=3.66] [07 . 235 , 84/ma xmi nm ma DDa ] [ 4 6 6 . 3m i nmm a Se recalculeaza D/a:08 , 2366 , 35 , 84 aD Raza medie a segmentului, Rm [mm]] [2/m ma DRm (4.2)] [266 . 3 5 , 84mm Rm] [ 4 . 4 0 mm Rm37] [1 //* m ma Da Dh ch- inaltimea segmentului, [mm]h=2 [mm]] [1 08 . 230 8 , 23* 2 m m c] [ 0 9 . 2 m m c Rostul n stare liber, 0 [mm]( ) ( ) ( ) [ ]Ea D a D g Pe a 424 , 01 / / 330 (4.5)E-modul de elasticitate al fontei] [ 1 0 * 9 . 05MP a E( ) ( ) ( ) [ ]53010 9 , 0 424 , 01 08 , 23 08 , 23 1625 , 0 3 2 , 0 66 , 3 ] [ 8 0 . 1 30mm Expresia tensiuni maxime la montare segmentului,max s[MPa]] [) 1 / ( *) 3 ( */1 * * 4maxMPaa D mga sEoa1]1

(4.4)m=2 pentru figura 2c.] [) 1 08 . 23 ( * 2) 1625 . 0 3 ( * 14 . 366 . 3 / 8 . 131 * 10 * 9 . 0 * 45maxMPaa a 1]1

] [ 2 1 3m a xMPaa ] [ 2 1 3m a xMPaa a Rostul la montajD sc* ) 003 . 0 .... 0015 . 0 ( 38D=84,5 [mm]] [ 5 , 8 4 0 0 1 9 . 0 mm sc ] [ 1 6 0 5 . 0 mm scc st t ,-temperatura segmentului i cilindru.oc so oc st t t t 150 180 .... 130 oo co oo ct t t t 90 100 .... 80 Cilindrul din font:c s -coeficient de dilatare liniar a segmentulu ,cilindrului.6 610 * 10 10 * ) 12 .... 10 ( c s c s ] [ 7 . 0 . . . . 2 . 0) ( 1] ) ( ) ( [m mt ts t t t t Dsc s sc o c c o s sm ++ (4.5)] [1 5 0 1 0 1 1 1] 1 6 0 5 . 0 9 0 1 0 1 1 5 0 1 0 1 1 [ 8 4 5 , 0 1 4 , 366 6m m sm ++ ] [ 4 2 6 . 0 mm sm12*3a hI 1266 , 3 * 23 I17 , 8 II Ep R c BEm*1* * *317 , 8 10 9 . 012 . 0 4 , 40 09 . 253 B0374 . 0 B4.2 Bolul 39Bolul face legtura dintre piston i biel, transmind fora de presiune a gazelor preluat de capul pistonului sprebiel.Solicitrile variabilelacareestesupus bolul sunt datorateforei de presiune i forei de inerie a pistonului. Datorit vitezelor relative mici de deplasare dintre suprafee, ungerea cuplelor piston-bol sau biel-bol are loc n condiii dificile.Figura 3.25Forma constructiv a bolului este una tubular (fig. 3.25a). n cazul n care solicitrile sunt mai mici (de obicei la m.a.s.) bolul poate avea forma unui solid de egal rezisten (fig. 3.25b). Bolul sesprijin lacapete peumerii dinpiston, iar npartea central estesituat biela. Montajul bolului este posibil n trei variante:- bol fix n biel i liber n locaurile din piston soluie numit cu bol fix;- bol liber n biel i n locaurile din piston soluie numit cu bol flotant;- bol liber n biel i fix n locaurile din piston;Ultima variant nu este utilizat la motoarele pentru autovehicule rutiere deoarece presupune gurirealocaurilordebolpentruuruburilede fixare, ceea ce duce la slbireaseciunii. Montajul bolului cu strngere n locaurile din piston nu este posibil datorit diferenei mari dintre coeficienii dedilatare termic pentruceledoumateriale (bolul este fabricat din oel, iar pistonul din aliaj de aluminiu).Varianta cu bol fixse adopt la m.a.s. mai puin solicitat n timp ce varianta cu bol flotant se aplic la m.a.c. ila m.a.s. puternic solicitate.n varianta cu bol flotant exist posibilitatea unei deplasri axiale a bolului, Pentru a preveni contactul cu cilindrul, micarea axial a bolului este limitat prin montarea unor inele de siguran n locaurile din piston (fig. 3.26).40Figura 3.26Pentru o bun funcionare a motorului, bolul trebuie s ndeplineasc urmtoarele condiii:- s posede o rigiditate mare care s limiteze deformaiile n timpul funcionrii;- s aib o mas ct mai mic, pentru a se reduce fora de inerie. Reducerea masei se poate face numai prin micorarea dimensiunilor, ceea ce poate duce la scderea rigiditii.- miezul trebuie s fie ct mai tenace pentru a rezista la solicitarea prin oc;- duritatea suprafeei exterioare trebuie s fie ct mai mare pentru a se reduce uzura;- calitatea suprafeei exterioare i abaterile dinensionale i deformtrebuie sasigureo funcionare corect;Materialeleutilizatelafabricarea bolurilor sunt oelurile de scule.La bolurile fabricate din mrcile17Cr3sau16MnCr15suprafaaexterioarsecementeaz. nfunciedegrosimeamiezului, rezistena la repere este r=700 1500 Mpa pentru 17Cr3 i r=850 1350 Mpa pentru 16MnCr5.Oeurile nitrurate pentru scule (de ex. 31CrMoV9) sunt utilizate la motoarele puternic ncrcate. Calculul boluluiMontajul schematic al bolului este prezentat n figura 3.27.unde:lb [mm]- lungimea de sprijin a bolului n biel;lp[mm]- lungimea de sprijin a bolului n locaul pistonuluil[mm]- lungimea boluluijb[mm]- jocul ntre biel i umerii pistonuluidib [mm]- diametrul interior al boluluideb [mm]- diametrul exterior al boluluiBolul se dimensioneaz pe baza datelor statistice.41Se recomand urmtoarele valori: Lungimea bolului [mm]bol flotantl= (0,80,87).Dpentru m.a.s. i m.a.c.l= 0.82*84,5=69.29 [mm]l=9 []mmlb - lungimea de sprijin n biel [mm]bol flotant:lb= (0,320,48).D pentru m.a.clb= 0.37*84,5=31,26 [mm]lb=31[mm]:Figura 3.2742 Diametrul exterior al bolulu, deb:[mm]deb= (0.320.38).Dpentru m.a.c. autoturismedeb=0.36*84,5=30.4[mm]deb=30[mm]=0,48..0,52Se alege =0,50 Diametrul interior al boltului, dib [mm]dib= *beddib= ] [ . 1 5 5 0 . 0 * 3 0 mm dib= ] [ 1 5 m mjb- jocul intre biela si umerii locasului boltului, in [mm]jb= 11.5 mm jb= 1.5 mm Presiunea de contact n biel:opp e n tr u F 3 7 5 3 4 0 6 9m a x opp e n t r u a 0 6 0 6 2m a x ] [ *m a x m a xN a mp F Fp P ] [ 31692] [ 6062 * 560 . 0 7 , 0 34069N FN F Presiunea din piciorul bielei pb, [MPa]] [*M Pad lFpeb bb(4.2.1)07 , 3431 * 3031692 bppb = 30,07 [MPa]43] [ ] 1 0 0 . . . . 6 0 [ MP a pb a Presiunea specific n locaul bolului pp, [MPa]] [* * 2M Pad lFpbe pp(4.2.2.)] [ 34 , 2930 * 18 * 231692MPa pppp] [ 6 5 . . . . . 3 5 MP a pp a lp=] [22m mj l lb lp=1 822 3 1 6 9 lp= ] [ 1 8 m m Momentul ncovoetor n seciune median a bolului, M [N*m]] * [1 2* 5 . 0* m Nj l lF Mb + + (4.2.3)120 0 1 . 0 * 4 * 03 1 . 0 * 5 . 0 0 6 9 . 0* 31 692+ M] * [ 2 2 . 1 8 2 m N M Tensiunea maxim de ncovoere, i [MPa]] [) 1 ( * * 2 . 1) 4 * 5 . 0 ( *4 3M P adj l l Fe bbi+ +(4.2.4)) 5 . 0 1 ( * 3 0 * 2 . 1) 1 * 4 31 * 5 . 0 69 ( * 316 924 3+ +i44] [ 4 2 . 9 4 MP ai ] [ 1 5 0 . . . . . . 1 2 0 MP aa d mi s i b i li pentru OEL CARBON (OLC) Presiunile maxime i minime pentru blo flotant:] [ 4 2 . 9 4m a xMP a ] [ 4 2 . 9 4m i nMPa Coeficientul de siguran la oboseal pentru bol flotant:ivkc **1 1rezistena la oboseal pentru ciclul simetric.] [ * ) 5 2 . 0 . . . 4 5 . 0 ( MP ar i O L C p e n t r u M P ar] [ 7 5 0 . . . . . 5 0 0 Se alege O L C p e n t r u M P ar] [ 6 0 0 ] [ 2 4 0 6 0 0 * 4 . 01MPa ] [2m i n m a xM P ai v 2) 42 . 94 ( 42 . 94 i v] [ 4 2 . 9 4 MP ai v kcoeficient de concentrare a seciuni.451 k factor dimensional91 . 0 coeficient de calitate a suprafeei.9 . 0 42 . 94 *9 . 0 * 94 . 01240 c15 , 2 c2 . 2 .... 1 adcac c Tensiunea de forfecare n plan neutru:] [) 1 ( *) 1 ( * * 8 5 . 04 22M P adFe b + + (4.2.5)) 5 . 0 1 ( * 30) 5 . 0 5 . 0 1 ( * 31692 * 85 . 04 22+ + ] [ 87 . 55 MPa ] [ 1 0 0 . . . . . 7 0 MP aa d ] [ s i n * MPa p po ] [ 5 . 0 s i n * 1 . 0 MP a pp=0.0008 [MPa] Repartiia de tensuni:Fibra exterioar:e x t e r i o a r f i b r a MParffh r h rl hr Fe e1]1

++ ] [) 2 ( * 46* 2 ***) (12o0 Grosimearadiala a boltului, g [mm]46] [2m md dhi b e b (4.2.6)5 . 721 5 30 hh=7,5 Raza medie a boltului, r [mm]] [4m mh dre b (4.2.7)62 5 . 545 . 7 30 rr=5,625 [mm]21cos 3185 . 0 sin * 3185 . 0 cos * 5 . 0 + f5 . 05 . 0 0 cos 3158 . 0 0 sin * 3185 . 0 0 cos * 5 . 0121 + ff406 . 01 2 f f094 . 0 406 . 0 5 . 02 f094 . 02 fk-factor de corecie.5 . 1 ke x t e r i o a r f i b r a MP ae1]1

++] [6 2 5 . 55 . 09 4 . 0 *) 5 . 7 6 2 5 . 5 * 2 ( * 45 , 7 6 2 5 . 5 * 6* 2 *6 9 * 5 , 76 2 5 . 5 * 3 1 6 9 2) (0 e x t e r i o a r f i b r ae 3 0 . 1 ) (0 Fibra interioare r o a r f i b r a MParffh r h rl hr Fii n t ] [) 2 ( * 46* 2 ***) (12 01]1

+ 47e r i o a r f i b r aei n t0 6 . 55 . 09 4 . 0 *) 5 . 7 6 2 5 . 5 * 2 ( * 45 . 7 6 2 5 . 5 * 6* 2 *6 9 * 5 , 76 2 5 . 5 * 3 1 6 9 2) (01]1

+ e r i o a r f i b r a M P aii n t ] [ 1 8 , 1 1 ) (0 Tensiunile n punctele 1,2,3,4Pentru punctul 1):] [ **) (1 0MPad lFebe 5 . 15 . 01 ] [ 9 6 . 2 2 5 . 1 *30 * 6 93 1 692) (0M Pae 0) ( e =22,96 [MPa]Pentru punctul 2):] [ **) (2 90MPad lFebe 7 . 42 ] [ 9 5 . 71 7 , 4 *30 * 693169 2) (90M Pae 90) ( e =-71,95 [MPa]Pentru punctul 3):] [ **) (3 0MPad lFebi 63 ] [ 8 6 . 9 1 6 *3 0 * 6 93 1 6 9 2) (0M P ae 0) ( e =-91.86[MPa]48Pentru punctul 4):] [ **) (4 90M Pad lFebi 104 ] [ 1 0 . 1 5 3 1 0 *3 0 * 6 93 1 6 9 2) (9 0M P ai 90) ( i =153.10 Determinarea joculuila montaj n umeri mantalei:] [) ( * 1)] ( * ) ( * [ *'mmt tt t t t do p ALo p AL o b O L eb + + ] [ 09 . 0] [ 081 . 0 30 * 003 . 0] [ * ) 005 . 0 .... 001 . 0 ('''mmmmmm deb 1 61 61 61 610 * ) 22 ... 20 (10 * 2110 * ) 22 ... 20 (10 * 12 grdgrdgrdgrdALALALOLC tC toob171500 003 . 03009 . 009 . 0'' ebd] [) 17 180 ( * 10 * 21 109 . 0 )] 17 180 ( * 10 * 21 ) 17 150 ( * 10 * 12 [ * 3066 6mm ++ ] [ 0 5 2 . 0 m m 494.3. Pistonul4.3.1Construcia pistonuluiPistonul ndeplinete urmatoarele funcii:- capul pistonului preia fora de presiune dezvoltat prin arderea amestecului aer-combustibil i o transmite bielei, care la rndul ei o transmite mai departe arborelui cotit, prin intermediul bolului;- ghideaz piciorul bielei n interiorul cilindrului - etaneaz camera de ardere, prevenind scparea fluidului de lucru spre carter i ptrunderea uleiului n exces din carter spre camera de ardereConstrucia pistonului trebuie s satisfac unele condiii, cum ar fi: adaptabilitatea la condiii de funcionare diferite, prevenirea gripajului, funcionarea silenioas a motorului, mas redus, rezisten mare la solicitari mecanice i termice, reducerea consumului de ulei i a emisiilor poluante.Aceste condiii implic rezolvarea unor probleme care apar att n ceea ce privete construcia pistoanelor ct i n ceea ce privete materialele din care sunt fabricate.De multe ori aceste probleme sunt contradictorii (de ex. mas redus i proprieti mecanice foarte bune).Criteriile privind alegerea soluiilor constructive i a materialelor trebuie stabilite cu grij pentru fiecare tip de motor, n funcie de condiiile de funcionare ale acestuia.Condiiile de lucru ale pistonului i cerinele pe care acestea le impun n proiectarea, fabricarea i alegerea materialului sunt urmatoarele:a) Solicitri mecanice:- Capul pistonului i zona camerei de ardere din piston- la m.a.s. presiuni maxime de 5-9 MPa- la m.a.c. presiuni maxime de 8-18 MPa si chiar mai mari- Mantaua pistonului:- asupramantalei pistonului acioneazofornormalavndovaloareegalcu6-8%dinfora maxim de presiune- Locaurile pentru bol- presiunea de contact admisibil este dependent de temperaturAceste condiii de lucru impun urmatoarele cerine pentru piston:- rezisten foarte bun la solicitri statice i dinamice mari la temperaturi inalte50- rezisten bun la presiune de contact n locaurile bolului- deformaie plastic micSolutiile constructive sunt:- realizarea unui piston avnd perei cu o bun rezisten mecanic, cu linii de curent continue i care s asigure o bun evacuare a cldurii- asigurarea calitii suprafeei inerioare a locaurilor pentru bol- capul pistonului tip ferrotherm, fabricat din oelMaterialele recomandate sunt:- aliaj Al-Si pentru turnare, tratate termic sau intrite prin precipitare - alame speciale turnate sau forjate- bronzb) Solicitri termice- n camera de ardere temperatura medie a fluidului de lucru este de 1300 K.-temperaturacapului pistonuluii apereilor camerei de arderedin capeste de 500-700 K pentru aliaje de aluminiu si de 650-800K pentru materiale feroase- in locaurile bolului temperatura este de 420-530 K, iar n zona mantalei de 400-450 Kn aceste condiii pentru piston se impun urmtoarele cerine:- meninerea rezistenei mecanice i a duritii la temperaturi nalte- conductivitate termic mareSolutii constructive:- realizarea unui piston cu o bun conductivitate termic n seciune transversal- pistoane cu canale de rcire n interiorul capuluiMaterialele recomandate sunt cele prezentate la punctul ac) Fore mari de inerie date de masele aflate n micare de translaie datorit accelaraiilor mari ale pistonuluiCerintele pentru piston sunt:- mas redus pentru a micora forele de inertie i momentele date de acesteaSoluia constructiv este realizarea unui piston uor, cu utilizarea la maximum a caracteristicilor materialuluiMaterialul recomandat este aliaj Al-Si compact.d) Frecare de alunecare- apare la canalele pentru segmeni, n zona mantalei i n locaurile bolului. n unele situaii ungerea este nesatisfacatoare.51Pistonul trebuie s satisfac urmtoarele cerine:- materialul trebiue s aib proprieti bune de alunecare i o rezisten bun la uzur- tendin redus de griparePrin soluiile constructive care trebuie alese se urmrete:- mrirea suprafeei de frecare, cu realizarea unei distribuii uniforme a presiunilor de contact- fabricarea unei mantale cu o form exterioar care s permit instalarea unui regim hidrodinamic de ungere- introducerea unor inserii n canalele pentru segmeni e) Schimbarea zonei de contact dintre piston i cilindru, de o parte si de alta a cilindrului, n planul de oscilaie a bieleiCerintele pentru piston sunt:- reducereazgomotelor prineliminareabatii pistonului att latemperaturi naltect i la temperaturi joase-prevenireaaparitiei fenomenuluide cavitaien peliculade uleidintrepiston i cilindrui preveniorea ocurilorSoluii constructive:- reducerea jocurilor la cald dintre piston i cilindru- proiectarea unei mantale elastice, cu o form optimizat a pistonului- realizarea unor degajri n zona locaurilor pentru bolMaterialele trebuie s aib un coeficient de dilatare redus. Se pot utiliza aliaje Al-Si eutectice sau hipereutectice.S-a constatat c cerinele impuse de funcionarea diverselor motoare cu ardere intern sunt cel mai bine satisfacute de aliajele Al-Si.ncazurilencareseutilizeazpistoanedinoel, sevorluamsuri specialepentrurcirea acestora.Proiectarea formei constructive a pistonului trebuie facut cu atenie, n scopul reducerii masei acestuia i asigurrii unei rciri eficiente.Construcia general a pistonului este prezentat n figura 3.39.52Figura 3.39Tendinaactualesteaceeadeamrivitezamediededeplasareapistonului, deaceeaeste necesar reducerea masei pistonului i micorarea nlimii de compresie. Lungimea pistoanelor pentru motoare care au vitez mare de deplasare a pistonului, raportat la diametrul alezajului, este mai mic dect cea a motoarelor cu viteza medie de deplasare a pistonului. naltimea de compresie influenteaza inaltimea motorului si masa pistonului. Reducerea inaltimii de compresie nu trebuie ns s afecteze fiabilitatea pistonului.Regiunea portsegmeni (RPS) i segmenii reprezint o etanare mobil ntre camera de ardere i carter. Lungimea regiunii poertsegmeni este determinat de numrul i nlimea segmenilor i de distana dintre canalele segmenilor.Setul de segmeni care se monteaz pe un piston este alctuit, cu foarte puine excepii, din doi segmeni de compresie i un segment de ungere.Distanadelamargineasuperioar a capului pn la canalul segmentului de foc depinde de presiunea din camera de ardere i de regimul de temperaturi al pistonului. Distana pna la urmatoarele canale este mai mic deoarece regimul de presiuni i temperaturi este mai sczut.Arhitectura capului difer la pistoanele pentru m.a.s. fa de cele pentru m.a.c.. Cteva soluii constructive pentru capul pistonului la m.a.s. sunt prezentate n figura 3.40.Figura 3.40Varainta clasic pentru m.a.s. este cea cap plat (fig. 3.40a), avantajoas i din punct de vedere al simlicitii construciei. Capul de forma concav (fig. 3.40b) are dezavantajul c n camera de ardere 53din piston se acumuleaz ulei, care prin ardere formeaz produi care se depun pe suprafeele pieselor i produc perturbaii n funcionarea motorului. Forma bombat (fig. 3.40c) are avantajul c transform solicitarea capului ntr-una de compresiune, dar se mrete suprafaa de contact cu gazele fierbini din cilindruisecomplictehnologiadefabricaie. Lam.a.s.cu injecie direct, deoarecesescurteaz timpul n care trebuie s se formeze amestecul aer-combustibil, este necesar s se intensifice micarea fluidului n cilindru, scop n care se adopt varianta cu cap profilat (fig. 3.40d)La m.a.c. cu camera de ardere divizat se adopt soluia cu cap plat (fig. 3.40a).n cazul m.a.c. cu injecie direct injecia de motorin are loc spre sfritul cursei de comprimare, n vecintatea p.m.i.. Pentru ca jetul s nu ajung n contact cu capul pistonului camera de ardere din piston are form de cup (fig. 3.41a) sau are foram jetului (fig. 3.41b)Figura 3.41Protecia termic a canalului primului segment se poate face n mai multe moduri:- plasarea suprafeei inferioare a capului deasupra canalului segmentului de foc, cu o raz mare de racordare ntre aceasta i peretele interior al pistonului (fig. 3.42a)- montarea unor inserii inelare (fig. 3.42b)Figura 3.42- montarea unor inserii inelare i practicarea unor canale pentru rcirea capului (fig. 3.43)54Figura 3.43nceeaceprivetemantaua, oimportandeosebitprezintjocul lacaldntreaceastai cilindru. Prinrealizarea unor jocuri la cald mici se mbuntete etanarea la gaze i se reduc zgomotele care apar n timpul funcionrii.Controlul joculul la cald se poate face prin micorarea temperaturii de regim a mantalei, soluie denumit piston cu manta rece.Un exemplu este pistonul pistonul MONOTHERM realizat de firma Mahle prin forjare, din oel (fig.3.44). Suprafeele interioare ale locaurilor din piston sunt fosfatate.Figura 3.44Seciunea transversal mantalei este eliptic i nu circular, pentru a se compensa dilatrile din timpul funcionrii.n zona locaurilor pentru bol, pe direcia axei bolului, este material mai mult dect n direcie normal pe aceasta (fig. 3.45).Alungirea relativ n urma dilatrii este:l=l..t[mm] (3.124) Se observ c lungimea materialului pe direcia axei bolului este mai mare dect cea pe direcia normal, aa c i alungirea relativ va fi mai mare.55Pistonul este aplicat pe cilindru n planul de oscilaie a bielei, care este normal pe axa bolului. S-a constatat experimental c suprafaa de contact se face pe un sector de cerc de 80-1000, repartizat simetric fa de planul de oscilaie a bielei (fig. 3.45).Figura 3.45Este raional deci s se execute o degajare pe conturul liniei punctate. n timpul funcionrii, din cauza nclzirii, forma exterioar a mantalei ajunge circular.Grosimea pereilor mantalei este de 2 ... 5 mm.Umerii mantalei(locaurilepentrubol) trebiesaibaobunrigiditatepentruasepreveni deformaiile. Acest lucrusepoate reliza prinintermdiul unor nervuri care faclegtura cucapul pistonului (fig. 3.46)Figura 3.46Nervurarea nu este posibil la pistoanele forjate n matri. n acest caz se face o racordare ct mai larg a suprafeei inferioare a capului cu suprafaa interioar a pistonului.n condiii grele de funcionare, n locaurile boltului pot fi montate buce sin cupru, alam sau oel.Materialele utilizate la fabricarea pistoanelor sunt:- aliajele de aluminiu:- aliaje de aluminiu pe baz de siliciu (siluminiu) utilizate sunt de doua tipuri:eutectice i hpereutectice.56Aliajele eutectice conin siliciu n proporie de 11 ... 13% i mai au n componen cupru, mangan si nichel. Aliajele eutectice cu o compoziie mai mare de cupru si nichel sunt utilizate pentru temperaturi nalte.Aliajele hipereutectice conin 15 ... 25% siliciu i au ca elemete de aliere cupru, magneziu i nichel.-aliajedealuminiupebazdecupru(duraluminiu) aucaelement dealierenichelul pentruamari rezistena la temperaturi ridicate. - oel pistoanele forjate din oel sunt utilizate pentru presiuni extreme- materiale sinterizate mbunatirea performanelor pistoanelor din aliaje de aluminiu se paote face prin sinterizarea unor pulberi n care se adaug materiale ceramice, fibre de carbon sau metale poroase.4.3.2. Calculul pistonuluiDupcesunt cunoscutedimensiunileconstructivealesegmenilor i bolului i numarul de segmeni se pot adopta, pe baza datelor statistice, dimensiunile constructive principale ale pistonului (fig. 3.47)Figura 4.3.21Semnificaia notaiilor din figura 4.3.21 i valori recomandate pentru acestea sunt date n tabelul 4.3.22.Tabelul 4.3.22Dimensiunea m.a.s. m.a.c.pentru autoturismepentru vehicule comercialeD - diametrul interior al cilindrului (alezajul 65 ... 105 65 ... 9557[mm]L- lungimea total a pistonului(0,6 ... 0,7)D (0,8 ... 0,95)D (1,2 ... 1,8)DHc- nalimea de compresie(0,3 ... 0,45)D (0,5 ... 0,6)D (0,7 ... 1,1)Dh - distana pn la segmentul de foc [mm]2 ... 8 4 ... 15 (0,15 ...0,22)D hc- distanta dintre canale(0,04 ... 0,055)D (0,05 ... 0,09)D (0,045 ... 0,055)Dhf-naltimeacanalului segmentului de foc [mm]1 ... 1,75 1,75 ... 3 2 ... 3Lm - lungimea mantalei ((0,4 ... 0,5)D (0,5 ... 0,65)D (0,8 ... 1,2)Dg - grosimea capului (0,06 ... 0,1)D (0,15 ... 0,22)D (0,18 ... 0,25)D Diametre recomandate:D=84,5 [mm]L- lungimea totala a pistonului, L [mm]L=0,95*DL=0,95*84,5=80,27 [mm]L=80 [mm] Inaltimea compresiei, Hc [mm]] [ 4225 , 42 5 , 84 * 5 . 0mm HHcc Distanta pana la segmentul de foc, h [mm]h=415 [mm]h=8 [mm] Inaltimea canalului segmentului de foc hc [mm] hc=(0,050,09)*Dhc=0,06*84,5=5,07hc=5 [mm] Lungimea mantalei, Lm [mm]Lm= (0,50,65)*DLm=0,45 *84,5=38Lm=42 [mm]58 Grosimea capului, g [mm]g=(0,15..0,27)*Dg=0,20*84,5=16,9g=17 [mm] Diametrul interior al pistonului, Dip [mm]Dip=D-(26)*aDip=84,5-4*a=69.86Dip=70 [mm]Calculul capului pistonului Tensiunea maxim:] [* 2* 75 . 0 * ) (2maxMPagDp pipo cil

,_

(4.3.23)] [ 71 . 2117 * 270* 75 . 0 * ) 1 . 0 950 , 6 (max2maxMPa

,_

( )] [ 14] [ 35 * 10 * 20 * 10 * 8 . 0 * 25 . 03550 ... 2010 * 2010 * 22 ... 2010 * 8 , 010 ) 9 , 0 ... 8 , 0 (] [ * * *6 5006655MPaMPaCCEEMPa t E atotttt Presiunea la periferia capului:59aaarrratMPaMPaMPaMPaccMPaMPaMPa + + ] [ 70] [3210] [ 210] [ 240 ... 1803] [ 71 . 35] [ 14 71 . 21] [max4.3.3. Calculul regiuni port-segmenti:( ) [ ]( ) [ ]] [ 61 . 3762 . 1035 * 45 , 84 * 14 , 3* 950 , 6] [ 62 , 103570 66 . 3 * 2 5 , 84 *414 , 3* ) 8 . 0 (] [ * 2 *4* ) 9 . 0 ... 8 . 0 (] [* 4**] [ 66 . 3222 22 2 22maxminMPamm AAmm D a D AMPaADpmm aAAAAip AAA 604.3.4. Calculul mantalei:o oDe100 ... 802sin *2o85 l mtadmisibi mtl mtadmisibimtmtevmtevevm m evp pMPa pMPa pMPa pMPaANpmm Amm Amm L D L e Aee ] [ 1 . 1 ... 9 . 0] [ 035 . 1] [67 . 26152709] [] [ 67 . 2615] [285sin * 50 * 5 , 84] [2sin * * * * 22615 , 26285sin *25 , 84max222 Diametrul la montaj al mantalei:61] [) 17 200 ( * 10 * 21 1253 . 0 ) 17 110 ( * ) 10 * 7 . 10 1 ( * 5 , 84] [ 95 . 92] [ 5 , 84 * 10 * 1 . 1] [ * 10 * ) 3 . 1 ... 9 . 0 (] [ 253 . 0] [ 5 , 84 * ) 10 * 5 . 3 (] [ * ) 10 * 5 . 3 (10 * 211720 .... 15200220 ... 180110120 ... 10010 * 7 . 10.,] [) ( * 1) ( * ) 1 ( *66'3 '3 ''3 '3 '1 6001 6'mm Dmm Dmm Dmm D Dmm Dmm Dmm D DgrdC tC tC tC tC tC tfont pentru grdcilindru inmotorului al liniar termic dilatare de coeficientmmt tD t t DDcmtmtmtcccpo ooopo opoco occp co p pc o c cc + + + + mantalei al montaj la diametrul mm Dmm Dmontaj la capului diametrul mm Dmtmtc] [ 167 . 84] [) 17 200 ( * 10 * 21 1] 0929 . 0 ) 17 110 ( * 10 * 7 . 10 1 [ * 5 , 84] [ 8466 + +

62Cap 5 Biela5.1. Construcia bieleiBiela face legatura ntre piston si arborele cotit, avnd i rolul de a transmite fora de presiune dezvoltatprinardereacombustibilului. Prinintermediul bielei micareaalternativdetranslaiea pistonului este transformat n micare de rotaie a arborelui cotit.Masa i construcia bielei influeneaz modul de funcionare a motorului.1) piciorul bielei - se articuleaz cu pistonul prin intermediul bolului2) capul bielei - se articuleaz cu fusul maneton al arborelui cotit3) corpul bielei - este partea central, care face legtura ntre piciorul bielei i capul bielei.Pentru a permite articularea cu fusul maneton, capul bielei se secioneaz dupa un plan normal pe axa longitudinal a acestuia sau n planuri nclinate la 300, 450 600fa de acest plan normal. Partea detaabil a capului se numete capac. Fixarea capacului se face cu ansamblri filetate.n general, seciunea transversal a corpului are forma de dublu T (sau H). Pentru asigurarea ungerii piciorului bielei n cazul montajului cu bol flotant se poate practica un canal n lungul corpului. O soluie mai economic pentru ungerea piciorului este gurirea acestuia n partea superioar.Asupra bielei acioneaz fora de presiune dezvoltat prin arderea combustibilului i fora de inerie a maselor n micare de translaie. Efectul forelor centrifuge care apar datorit micrii oscilatorii, care solicit corpul bielei la ncovoiere, poate fi neglijat n calculele uzuale.Biela este supus alternativ la solicitari de ntindere i compresiune. La motoarele supraalimentate solicitarea de compresiune este mai mare dect cea de ntindere. De aceea este necesar s se acorde o mare atenie solicitarii de flambaj.Solicitarea de ntindere este semnificativ n cazul m.a.s. rapide.Ansamblareafiletatprincarese fixeazcapaculde biel trebuiessatisfacurmtoarele cerine:- s menin strns unite cele dou componente- s asigure forma geometric corectDin punct de vedere constructiv trebuie avut n vedere:- asigurarea stabilitii dimensionale a suprafetelor interioare ale piciorului si capului- realizarea unei ungeri corespunzatoare a piciorului. La motoarele actuale canalele de ungere practicate n lungul corpului sunt rar folosite. Se prefer gurirea prii superioare a piciorului.- asigurarea unei asamblri corecte a capului63- proiectarea formei constructive n concordan cu solicitrilePiciorul bielei are o form tubular. Racordarea piciorului cu capul se face la un unghi =90 ... 1300fa de axa longitudinal (fig. 4.3)Figura 4.3Cu ct unghiul are o valoare mai mic biela va fi mai robust, dar n schimb masa sa crete.Secionareaoblicacapului sefacedeobicei la450, pentruapermitetrecereabielei prin cilindru la montaj. Dezavantajul acestei soluii este gurirea bielei ntr-o zon intens soliciat (zona de legatur dintre corp i cap) i, n plus, uruburile de fixare sunt supuse la aciunea forelor tangeniale.Se aplic secionarea oblic a capului n special la motoarele cu cilindri n V i la m.a.c.-urile pentruvehiculecomerciale, deoarecediametrul fusului manetonestemai mare, ceeacefacecai diametrul exterior al capului s creasc.Raportul dintre raza manivelei i lungimea bielei pentru motoarele de autoturisme este: =r/l=0,28 ... 0,33, cu valori mai mici pentru m.a.c.Tehnologii de realizare a semifabricatuluia. Forjare n matriMaterialele utilizate pentru forjarea n matri sunt bare de oel avnd seciunea circular sau dreptunghiular nclzite la 1520-1570 K. Pentru obinerera structurii i caracteristicilor mecanice necesare se aplic diferite tratamente, n funcie de tipul oelului:- clire n timpul forjrii- rcirea controlat n curent de aer- clire prin metoda conventionalDe obicei, biela se forjaz dintr-o bucat, secionarea capului fiind realizat ulterior.b)Turnare Bielele din font se toarn n forme din nisipc)Sinterizare64Sinterizareapulberilor metalicesefacencuptoareelectricelaaproximativ1400Ki este urmat de forjare n matri pentru a mri densitatea materialului piesei.Indiferent de modul de realizare a semifabricatului urmeaz operaiile de prelucrare mecanic prin care rezulta forma final.Materialele utilizate pentru fabricarea bielelor se aleg n funcie de solicitri i de tipul motorului. Cele mai utilizate sunt:- pentru semifabricat obinut prin turnare:- fonta cu grafit nodular - fonta neagr maleabil Fonta cu grafit nodular este mai avantajoas din punct de vedere economic i al proprietilor mecanice i este mai ieftin. Incluziunile compacte de grafit confer acestei fonte rezisten i duritate buni, nplus, uureazturnarea. nurmaturnrii seobinestructuracerut, frafi necesare tratamente termice suplimentare.ncazul fonteinegremaleabile, pentru a obine structura cerut este necesar aplicarea unor tratamente termice dup turnare.-pentru semifabricat obtinut prin forjare n matri:- oeluri slab aliate - 27MnVS6- oeluri manganoase - C40 sau C70S6- oeluri aliate - 34Cr Ni Mo6 sau 42CrMo4 pentru biele care lucreaz n condiii grele5.2Calculul bielei5.2.1. Calculul piciorului bieleiPiciorul bielei areoformatubular(fig. 1).Dimensiunilecaracteristicealepiciorului sunt prezentate n figura 4.4.Figura 4.465Dimensiunea FormulaValoarea aleasa pentru calcul[mm]Valorile calculate[mm]Valoarea adoptata[mm]Diametrul exterioral piciorului, dede= (1,251,65)*debde=1,35*30 de=41,04 de=41Grosimea radiala a piciorului, hphp=(0,160,27)*debhp=0,17*30 hp=5,16 hp=5Grosimea radiala abucsei, hbhb=(0,0750,085)*debhb=0,082*30 hb=2,49 hb=2,5Grosimea bielei, b b=(0,320,42)*D b=0,37*84,5 b=31,2 b=31unde: - deb[mm] diametrul exterior al bolului - dip [mm] diametrul interior al piciorului bielei (dac bolul este fix dip=deb deoarece nu mai este necesar montarea bucei n piciorul bielei)- dep [mm] diametrul exterior al piciorului bielei- hb [mm] grosimea radial a bucei- hb [mm] grosimea radial a bucei] [ 5] [ 16 , 5 27 * 17 . 0] [ * ) 2 . 0 .... 16 . 0 (] [ 35] [ 5 , 2 * 2 30] [ * 2] [ 5 . 2] [ 49 . 2 30 * 082 . 0] [ * ) 085 . 0 .... 08 . 0 (] [ 31] [ 30mm hmm hmm d hmm dmm dmm h d dmm hmm hmm d hmm l bmm dppeb pipipb eb ipbbeb bbeb + + ] [ 43] [ 43 30 45 . 1) 7 . 1 .. 3 . 1 (mm dmm dd deeeb e a). Solicitarea de ntindere:66 Forta de intindere (tractiune) a piciorului bielei, Ft] [ 33956062 * 560 . 0] [ *maxN FFN a mgp Fttp tFora normal i momentul ncovoetor determinat de fora de traciune tF: Momentul incovoietor in planul de simetrie V-V determinat de forta Ft,M t0 in [N*m]] * [ 323 . 0) 0247 . 0 100 * 0003 . 0 ( * 018 . 0 * 3395] * [ ) 0297 . 0 * 0003 . 0 ( * *m N MMm N r F Mtotoi m tto Forta nominala in planul de simetrie V-V determinat fe forta Ft,Nto in [N]] [ 1670] [ 110 * ) 0008 . 0 572 . 0 ( * 3395] [ * ) 0008 . 0 572 . 0 ( *N NN NN F Ntotoi tto Momentul incovoietor in sectiunea I-I determinat de forta Ft, tM1in [N*m]] * [ 21 . 10) 100 cos 100 (sin * 018 . 0 * 3395 * 5 . 0 ) 100 cos 1 ( * 018 . 0 * 1670 323 . 0] * [ ) cos (sin * * * 5 . 0 ) cos 1 ( * *m N MMm N r F r N M Mtti i m t i mtototiii + + Forta normala in sectiunea de incastrare determinate de forta Ft, tN1[N]] * [ 89 , 693) 110 cos 110 (sin *23395* 5 . 0 100 cos * 1670] * [ ) cos (sin * * 5 . 0 cos *m N NNm N F N Ntti i t itotiii + + Unghiul de incastrare 1 [0]oio oi00130 .... 90 Raza medie a pistonului rm [mm]67] [ 1925 43] [2mm rrmmh drmmp em Efortul unitar in fibra exterioara determinat de forta Ft in sectiunea 1, te[MPa]] [*1* *) * 2 ( ** 6* * 2 MPah bN kh r hh rMptip m pp m tite11]1

+++ In care :K- coeficientul de proportionalitate pentru bolt flotantOl pBZ bE AE Ak**11+1 801 . 010 * 1 . 2 * 2 , 56510 * 15 . 1 * 26 , 2581155 +kk Ab- aria sectiunii bucsei, [mm2]] [ 26 , 258] 30 ) 5 . 2 2 30 [( *4] [ ] ) 2 [( *422 22 2mm AAmm d h d Abbeb b eb b + + Ap aria sectiunii piciorului bielei, [mm2]] [ 6 . 596] ) 5 2 43 ( 43 [ *4] [ ] ) 2 ( [ *422 22 2 2mm AAmm h d d Appp e e p Efortul unitar in fibra exterioara determinat de forta Ft in sectiunea 1, te[MPa]68] [ 47 , 63 .005 , 0 * 031 , 01* 34 , 1670 * 801 . 0) 005 . 0 019 . 0 * 2 ( * 009 . 0005 . 0 019 . 0 * 6* 21 . 10 ( * 2] [*1* *) * 2 ( ** 6* * 2MPaMPah bN kh r hh rMteteptip m pp m tite 1]1

+++ 11]1

+ Efortul unitar in fibra interioara determinat de forta Ft in sectiunea 1, ti[MPa]] [ 24 . 9005 , 0 * 031 , 01* 34 , 1670 * 801 . 0) 005 . 0 019 . 0 * 2 ( * 005 . 0005 . 0 019 . 0 * 6* ) 21 . 10 ( * 2] [*1* *) * 2 ( ** 6* * 2MPaMPah bN kh r hh rMtitiptip m pp m titi1]1

+ 11]1

+ b). Solicitarea de compresiune:] [ 33808] [ 4607 38415] [maxN FN FN F F Fcct p c Momentul incovoietor n sectiunea I-I determinat de forta Fc, cM1, [N*m]] * [ 834 . 6100 cos *1100 sin *1801002100 sin* 018 . 0 * 33808 ) 100 cos 1 ( * 018 . 0 * 42 . 30 152 . 0] * [ cos *1sin *180 2sin* * ) cos 1 ( * *211m N MMm N r F r N M Mccm c mcococ

,_

+

,_

+ In care:cM0- momentul incovoietor in planul de simetrie V-V determinat de forta Fc, in [N*m]] * [ 152 . 033808 * 19 * 25 . 0 * 10100 25 . 0] * [ * * * 106116m N MMpentru am N r F a Mcocoom cco Forta nominala in sectiunea I-I determinate de forta Fc, cN [N]69] * [ 38 . 141110 cos *1110 sin *1801102110 sin* 33808 110 cos * 42 , 30] * [ cos *1sin *180 2sin* cos *m N NNm N F N Nccccoc

,_

+

,_

+ Efortul unitar in fibra exterioara, determinat de forta Fc, ce [MPa]] [ 27 , 425 * 311* 38 . 141 * 801 , 0) 005 , 0 019 , 0 * 2 ( * 005 , 0005 , 0 019 , 0 * 6* ) 83 , 6 ( * 2] [*1* *) * 2 ( ** 6* * 2MPaMPah bN kh r hh rMcecepcp m pp m c ce1]1

+++ 11]1

+++ Efortul unitar in fibra exterioara, determinat de forta Fc, ci [MPa]] [ 04 . 475 * 311* 38 . 141 * 801 , 0) 005 , 0 019 , 0 * 2 ( * 005 , 0005 , 0 019 , 0 * 6* 83 , 6 * 2] [*1* *) * 2 ( ** 6* * 2MPaMPah bN kh r hh rMcicipcp m pp m c ci 1]1

+ 11]1

+ c). Solicitarii de fretaj. Presiunea de fretaj, pf[MPa]70] [ 48 , 53 . 010 * 15 . 130 3130 313 . 010 * 1 . 231 4131 41* 35006 . 0 02 . 0. 3 . 0] [*52 22 252 22 22 22 22 22 2MPa ppPoisson liu ul coeficientMPaEd dd dEd dd dds spffBZeb ieb iOLi ei eim tf

,_

+++++

,_

+++++ In care:st strangerea termica [mm]] [ ) 17 120 ( * ) 10 * 10 10 * 18 ( * 35120 150 .... 10010 * 1010 * 18] [ ) ( * ) ( *6 61 61 6mm sC t C tgrdgrdmm t t d sto o oOLBZo OL BZ i t ] [ 0 2 . 0 mm stsm- strangerea la montaj [mm]] [ 006 . 0] [ 008 . 0 ..... 004 . 0mm smm smm Efortul unitar in fibra exterioara determinat de presiunea de fretaj pf, fe] [ 62 . 1431 4131 * 2* 48 , 5] [* 2*2 222 22MPaMPad ddpfefei eiffe Efortul unitar in fibra interioara determinat de presiunea de fretaj pf, fi71] [ 12 , 1431 4131 41* 48 , 5] [ *2 22 22 22 2MPaMPad dd dpfifii ei effi++ Efortul maxim in fibra exterioara,max[MPa]] [ 89 , 564227 62 , 14] [maxmaxmaxMPaMPatefe+ + Efortul maxim in fibra exterioara, min[MPa]] [ 42 . 32) 04 . 47 ( 62 , 14] [minminminMPaMPacefe + + Deformaia piciorului pentru bolt flotant in biela, xdimax[mm]] / [ '21* * 1 0) 9 0 ( * * * 862 3m a xm m NI Er FO Lm td ix In care:I-momentul de inertie, in [mm]Eol- coeficientul de elasticitate al otelului, in [mm] Eol=2,1*105 Mpa] [125 * 31] [12*4242mm Immh bIp] / [ '2100004 . 0'2191 . 322 * 10 * 1 . 2 * 10) 90 100 ( * 18 * 3395 * 8] [ 91 , 322maxmax 5 62 34mm Nmm Ididi Calculul coeficientului de siguranta, c.72m vktc * **1 +aac cccc +5 ... 5 . 28 , 523 , 13 12 . 0 65 , 44 *9 . 0 * 9 . 01236In care:kcoeficientul efectiv de concentrare la solicitarii variabile1 k coeficientul de calitate al suprafetei pentru biele ecruisate5 , 1 ... 1 , 1 Se adopta: 9 . 0 factor dimensional= 0,9 conform [1, Fig 13,24 curba 4, pag492]- coeficient ce depinde de caracteristica materialului=(0,120,2), conform [1, pag 491] Se adopta =0,12] [ 23 . 13] [2) 42 . 32 ( 89 , 58] [2min maxMPaMPaMPammm ++ MPaMPaOLC pentruOLC pentrurrr[ 236] [ 750 * 315 . 0750790 ... 570* 315 . 0111 5.2.2. Calculul capului bielei:73Dimensiunilecaracteristicemai raspndite pentru profilul dubluTal bielei suntindicatenTabelul 3.8undeHreprezintalatimeatalpilor. DacalatimeaH variaza de la picior Hp la cap Hc pentru dimensiunile caracteristice Hpsi Hc sunt date relatii tot n tabelul respectiv. Calculul de verificarese dezvolta n sectiunea mediana M-M a corpului si n sectiuneaminima m-m sub picior.Relatii] [ 30] [ 41 * ) 74 . 0 (] [ * ) 135 ... 1 . 1 (] [ * ) 1 ... 48 . 0 (] [ * 583 . 0] [ * 666 . 0] [ * 167 . 0] [ * 75 . 0mm Hmm Hmm d Hmm d Hmm H cmm H hmm H amm H Bppe pe p Calculul solicitarilor in sectiunea m-m;] [ 12] [ 66 , 11 20 * 583 . 0] [ 5 , 13] [ 20 * 666 . 0] [ 5 , 3] [ 20 * 167 . 0] [ 15] [ 20 * 75 . 011111111mm cmm cmm hmm hmm amm amm Bmm B Calculul solicitarilor in sectiunea d-d;] [ 14] [ 24 * 583 . 0] [ 16] [ 24 * 666 . 0] [ 4] [ 24 * 167 . 0] [ 18] [ 24 * 75 . 0] [ 24] [ 20 * 2 , 122222222mm cmm cmm hmm hmm amm amm Bmm Bmm Hmm Hcc Calculul solicitarilor pentru seciunea median M-M7413] [214 12] [2] [ 25 , 14] [216 5 , 13] [275 , 3] [24 5 , 3] [2] [ 5 , 16] [218 15] [2] [ 22] [224 20] [22 12 12 12 1++++++++++cmm cmmc ccmm hmm hmmh hhamm amma aamm Bmm BmmB BBmm Hmm HmmH HHc pForta de intindere (tractiune) in sectiunea minima m-m, Ftm-m [N]] [ 3394] [ 6062 * 558 . 0] [ *maxN FN FN a mgp Fm mm mm mttp tEfortul unitar de intindere, t[MPa]] [M PaAFm mttm m 75] [ 09 , 19] [75 , 1773394MPaMPattIn care : Am-m aria sectiunii m-m, in mm2] [ 320] [ 25 , 14 * 13 22 * 5 , 16] [ * *222mm Amm Amm h e H B Am mm mm m Fora de compresiune:] [ 35021] [ 3394 38415] [maxN FN FN F F Fcct p cm m Efortul unitar de compresiune, c [MPa]] [75 , 17735021] [MPaMPaAFcm mccc=197 [MPa]Coeficient de corecie n plan de oscilaie O-O:76155031220 * 27 22 * 3412* *001136 . 115503320 ** 00017 , 0 1* 18* 100078 . 16 . 54310320 * 28* 00017 . 0 100017 . 010 * 1 . 2 *360] [ 4686 . 543101222 * 20 34 * 22sec12* *] [ 360] [ 390 ... 340*** 13 33 32225 223 33 322 + + + + oooccom mcoom moiiiieeOLeim m ooiih c H Bilki AC kkkCCmm ArlIIc c ncastrare de planul de faa iuni al inerne de moment Ih c H BIMPaOLC pentru MPaECIA lC kTensiunea de compresiune i flambaj n planul de oscilaie:77] [ 31310] [ 4991 36301] [] [ 3410472 . 374 . 56 * 16 . 0 08 . 3785 . 0 * 9 . 0120 . 214* **] [ 74 . 56] [266 . 19 82 . 93] [2] [ 3708] [266 . 19 82 . 93] [2] [ 66 . 19] [ 82 . 93] [ 85 . 93] [ 82 . 93 * 001136 . 1] [ *] [ 82 . 93] [ 75 . 93 * 00078 . 1] [ *max max1min maxmin maxminminmaxmax0maxN FN FN F F FN F FcccMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPaMPa kMPaMPaMPa kcctr p ctr trm vktmmmvvvtoccoccooc o + +++ Capul bielei:] [ 165 , 48 5 , 84 * 60 . 0] [ * ) 72 . 0 ... 55 . 0 (] [ 5 , 84mm dmm D dmm DMM 78] [ 84 . 50008] [ 06 . 450 * 5 . 43 * ) 27 . 0 837 . 0 ( 4991] [ 27 . 0] [ 6361 * 026 . 0 * ) 050 . 0 082 . 0 ( *4*21] / [ 7850] [ * * ) ( *4*21:] [ 82] [ 6 22 4 50] [ * 2 * 2 * 2] [ 50] [ 2 * 2 46intint tan] [ * 2int] [ 11] [ 12 .... 10] [ 3] [ 4 ... 2] [ 2] [ 3 ... 1. int ,] [ * * ) (] [ 2] [ 5 . 2 ... 9 . 0] [ 38] [ 51 * 5 . 0] [ * ) 65 . 0 ... 5 . 0 (] [ 5122 232 22maxN FN Fkg mkg mm kgkg l D D mcapacului masamm Dmm Dmm h d h D Dcapacului al exterior diametrul Dmm Dmm Dcapacului al erior diametrul Dcapurilor al mediu diametrul numeum se r uruburilo axa re d a Dismm h d Dcapacului al erior diametrul Dmm dmm dmm hmm hmm hmm hexterior si erior peretelui grosimea h hN r m m F Fi cuzinetulu a radial grosimea hmaneton fusului lungimea li manetonulu al exterior diametrul dmm hmm hmm lmm lmm d lmm dttcapcapm ic ec capecece s i ic ececiciciccuz m icicsseeiie icap BM tr tcuzMMcuzcuzMMM MM + + + + + + + + + + 79] [ 1109] [616 * 26] [6*cov tan mod] [ 17] [122 * 26] [12*] [ 24] [ 2 26] [ ) 4 ... 2 (] [ 16] [122 * 24] [12*sec ,] [4 . 0* 1* 023 . 0*] [ 65] [ 11 2 * 2 50] [ * 2.] [ 5 . 43] [287] [2442424332224434mm Wmm Wmmh lWbielei capul pentru oiere n la rezis de ul Wmm imm immh limm lmm lmm l lmm imm immh licapului respectiv i cuzinetulu iuni al inerne de moment l iMPaA AWiidFmm dmm dmm d h D dcapului al mediu diametrul dmm rmm rmmsrccc Mcccccuz MccuzcuzM cuzcuzcuzcuz cuzcuzcuz cuzcuz ccccuzctccs i ic cc 11111]1

++

,_

++ + + + cuz cA A ,aria seciuni transversale a capului respectiv cuzinetului:80( )( )( )( )] [ 81 . 10] [66 . 364 11 . 36194 . 01322 *33 . 1058119165 * 023 . 0*] [ 318] [ 50 54 *4] [ 54] [ 2 * 2 50] [ * 2] [ *4] [ 36 . 3231] [ 50 82 *4] [ *422 2 22 2 222 2 22 2 2MPaMPa Fmm Amm Amm Dmm Dmm h D Dmm D D Amm Amm Amm D D Atcuzcuzecuzecuzcuz ic ecuzic ecuz cuzccic ec c1111]1

++

,_

+ + + Deformaia maxim a capului:04 . 0 0009 . 0 ) (21) 24 17 ( * 10 * 1 . 265 * 84 . 50008 * 0024 . 0) (0858 . 031 * ) 00165 . 0 (* ) 003 . 0 .... 0003 . 0 (21) ( ** * 0024 . 0) (max5maxmax + +ccMcuz c OLc tcdddI I Ed Fd81Arborele cotitConstrucia arborelui cotitArborelecotit nsumeazmomenteleprodusedefiecarecilindrui furnizeazutilizatorului momentul total. Rolul su este acela de a transforma micarea alternativ de translanie a pistonului n micare de rotaie. Manivela mecanismului biel manivel este reprezentat de cotul arborelui cotit. Parile componente ale unui arbore cotit sunt (fig. 5.1):Figura 5.1- fusul maneton pe care se articuleaz biela- fusul palier reprezint lagarul de sprijin al arborelui cotit- braul face legtura ntre fusul palier i fusul manetonUn cot este format dintr-un fus maneton, cele doua brae care l ncadreaz i cte o jumtate din fusurile palier nvecinate.Motoarele cu cilindri n linie au arbori cu un numr de coturi egal cu numrul de cilindri, iar cele cu cilindri n V au numrul de coturi egal cu jumtate din numrul de cilindri.n partea posterioar a motorului se fixeaz volantul i organele de legtur cu utilizatorul, iar la partea anterioar se fixeaz elementele necesare pentru antrenarea unor sisteme auxiliare ( sistemul de distribuie a gazelor, sistemul de rcire, sistemul de ungere etc.)Arborele cotit este supus unor solicitri extrem de mari i, de aceea, este necesar s posede o rigiditate deosebit. Acest lucruse poate realiza prinmarirea dimensiunilor constructive, soluie limitat de scaderea frecvenei vibraiilor libere (din cauza creterii masei proprii) cu pericolul apariiei fenomenului de rezonan n timpul funcionrii.82Pentruamicoramasaosoluieposibilestegurireafusurilor. Aplicndaceastsoluiese mbuntete rezistena la oboseal i se ofer posibilitatea de a aduce uleiul de ungere spre fusuri prin interiorul arborelui cotit.Micorareaabaterilordeformi poziie are o deosebit importan attn ceea ce privete fusurilect i dispunereacoturilor. Caltateasuprafeei fusurilor esteimportantpentrumicorarea uzurilor.Uzual,numrul de fusuri palier este cu unul mai mare dect numrul de fusuri maneton. La m.a.s. mai puin solicitate exist posibiltatea ca numrul de fusuri palier s fie mai mic dect cel al fusurilor maneton, caz n care unele brae sunt comune pentru dou fusuri maneton alturate.La motoarele moderne braele au o form eliptic (fig. 5.2a), care s-a dovedit avantajoas n ceeacepriveterezistenalasolicitrilemecanice. Lamotoareleextremdesolicitatebraul poate ajunge pn la forma circular (fig. 5.2b).Figura 5.2Prin suprapunearea s a fusurilor (fig. 5.2 a) se mrete rezistena la oboseal a arborelui.Reducerea concentratorilor de tensiuni n zona de racordare a fusurilor cu braul se face prin intermediul unor praguri (fig. 5.3). Ra cordarea fusului cu pragul se face fie cu o raz de racordare ( fig. 5.3a) fie cu degajri (fig. 5.3b).Figura 5.3Arborii cotii pentru motoarele care echipeaz autovehicule rutiere pot fi fabricai din oel sau din font.83Procedeul deobinereasemifabricatului pentruarborii dinoel esteforjareanmatri, iar arborii din font se realizeaz prin turnare.Prin forjare n matri nu se nrerup ceea ce reduce concentratorii de tensiuni.Turnarea areavantajul crealizeaz mai uor formacontragreutilor.Laarborii dinoel contragreutile se fabric separat i sunt fixate de arbore cu asamblri filetate. 5.2. Calculul arborelui cotitn primul rnd vor fi stabilite dimensiunile constructive ale arborelui cotit, dup care urmeaz calculul de verificare.Dimensiunile caracteristice ale arborelui cotit sunt prezentate in figura 4.4.unde:l-lungimea unui cot (distana dintre axele a doi cilindri consecutivi)l=lP+lM+2.glP [mm] lungimea fusului palierdP[mm] diametrul exterior al fusului palierlM [mm] lungimea fusului maneton (a fost adoptat la calculul capului bielei)dM[mm] diametrul exterior al fusului maneton (a fost adoptat la calculul capului bielei)dMi[mm] diametrul interior al fusului manetonb[mm] limea brauluig[mm] grosimea braului[mm] raza de racordare a fusului cu braulValorile recomandate pentru aceste dimensiuni sunt prezentate n tab 5.1.84 Tabelul 5.1Dimen-siuneaMotor in linie Motor in Vm.a.s. m.a.c. m.a.s. m.a.c.l (1,1....1,25)D (1,15....1,35)D (1,25..1,35)D (1,4...1,55)Ddp (0,6....0,8)D (0.7...0,85)D (0,65...0,75)D (0,7....0,75)Dlp-fus intermediar-fus central sau de capt(0,5...0,6)dp(0,75..0,85)dp(0,45...0,6)dp(0,55...0,75)dp(0,5...0,7)dp(0,7...0,88)dp(0,5...0,65)dp(0,65...0,86)dpdM (0,5...0,68)D (0,55...0,72)D (0,5....0,67)D (0,6...0,72)DlM (0,45...0,62)dM (0,5...0,65)dM (0,45...0,62)dM (0,8...1)dMdMi (0,6...0,8) dM (0,6...0,75) dM (0,6...0,8) dM (0,6...0,75) dMb (1,7...1,9) dM (1,5...2) dM (1,7...1,9) dM (1,5...2) dMg (0,15...0,35) dM(0,2...0,35) dM (0,15...0,35) dM(0,2...0,35) dM(0,06....0,09) dM(0,07....1) dM (0,06...0,09) dM(0,07....1) dMH1=dP/2+3 ... 8mm(vezi fig. 5.4)H1=dP/2+3 ... 8mm(vezi fig. 5.4)H=H1+H2+r[mm](vezi fig. 5.4)85] [ 34] [ 5259] [ 34] [ 5259] [ 4] [ 46 085 . 0] [ 15] [ 46 * 33 . 0] [ 83] [ 46 * 8 , 1] [ 59] [ 77 * 77 . 0] [ 31] [ 46 * 67 . 0] [ 46] [ 77 * 60 . 0] [ 36] [ 60 * 60 . 0] [ 30] [ 60 * 5 . 0] [ 60] [ 77 * 775 . 0] [ 93] [ 77 * 21 . 12211intintmm Hmm Hmm Hmm Hmmmmmm hmm hmm bmm bmm dmm dmm dmm dmm dmm dmm lmm lmm lmm lmm dmm dmm lmm lPPMMMiMLcapLcapLLLL+ + Verificarea fusurilor la presiunea de contact i la nclzire:Presiunea specific pe fusul manetonPresiunea specific medie:] [ 50 ... 30] [ 17 . 6] [31 * 529960] [ 9960] [*MPa pbar pbar pN Rbarl dRpad MmedMmedMmedMmedM MMmedMmed86] [ 60 ... 40] [ 90 . 3] [32 * 646000] [*] [ 50 .... 30] [ 44 , 2] [32 * 645015] [*: Pr] [ 90 ... 50] [ 42 . 9] [31 * 5215200] [*maxmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxmaxMPa pbar pbar pbarl dRpMPa pbar pbar pbarl dRppalier fusul pe specific esiuneaMPa pbar pbar pbarl dRpad LLLL LLLad LmedLmedLmedL LLmedLmedad MMMM MMMVerificarea fusului la nclzire:Pentru a aprecia acest fenomen sa introdus coeficientul deuzur .Coeficientul de uzur pentru fusul maneton:40 , 343 604300 * 052 , 0* 06 , 1 7 , 6106 , 107 , 1 ... 05 , 1staniu - aluminiu aliaj pentru 400 -acoperire cuplumb cubronz de aliaj pentru350....400 -plumb cubronz de aliaj pentru250 -aluminiu custaniude baz pe aliaj pentru300 ... 250 -: admisibile Valorile 6033

,_

,_

MMMMMmed Mkkbielei oscila sc de cont inekn dp k8718 , 270 604300 * 064 , 0* 06 , 1 4 , 2406 , 107 , 1 ... 05 , 1staniu - aluminiu aliaj pentru 400 -acoperire cuplumb cubronz de aliaj pentru350....400 -plumb cubronz de aliaj pentru250 -aluminiu custaniude baz pe aliaj pentru300 ... 250 -: admisibile Valorile 6033

,_

,_

LLMLLmed Lkkbielei oscila sc de cont inekn dp kVerificarea la oboseal.Calculul fusului palier:2 32 1 21 21 111] * [ *] * [] * [ *] * [ 0] * [ *] * [ *d sd dd sdsj s di jjj sM Mm N r T M Mm N M Mm N r T Mm N Mm N r T M Mm N r T M+ + Tensiunile maxime i minime:LLi LPLPLPLPLd d dWpalier fusului al polar rezistene de ul WMPaWMMPaWMm N Mm N M* 16) ( *. mod] [ 10 *] [ 10 *] * [ 37 . 196] * [ 67 . 5294 43 minmax3 maxmaxminmax 882052 . 016 . 33516 . 335 4 . 176 * 2] [ 16 . 335] [ 4 . 176 * ) 9 . 1 (] [ * ) 2 ... 8 . 1 (* 2] [ 4 . 176] [ 315 * ) 56 . 0 (* ) 58 . 0 ... 55 . 0 (] [ 315] [ 700 * ) 45 . 0 (] [ * ) 52 . 0 ... 44 . 0 (] [ 700] [ 800 .... 60025 , 14 . 1 ... 1 . 128 . 1 ... 1 , 15 , 2* **10 * 15 . 410 * 75 . 437 . 19610 * 19 . 1110 * 75 . 467 . 52910 * 75 . 4064 . 0 * 16) 034 . 0 064 . 0 ( *min max001 000 1111 111116min5 min6max5 max54 4 + vrrrkm vkPLPLMPaMPaMPaMPaMPaOLC pentru MPaOLC pentru MPaOLC pentru MPaOLC pentru MPaOLC pentru MPaalice de jeturi cu ecruizate OL pentruCIF cliralice de jeturi cu ecruizate OL pentrucoboseal la sigurani de ul CoeficientWW89e autoturism pentru cc ccaammmvv4 ... 370 . 1052 . 3 * 10 * 052 . 0 10 * 67 . 7 *25 . 15 . 24 . 17610 * 52 . 32) 10 * 15 . 4 ( 10 * 19 . 11210 * 67 . 72) 10 * 15 . 4 ( 10 * 19 . 116 666 6min max66 6 + ++ alfa MII=M6 M5 MIII M4 MIV0 0,00 -145,71 -145,71 141,83 -3,8815 402,58 -140,59 261,99 117,63 379,6230 302,11 -91,85 210,26 79,76 290,0245 148,94 -1,88 147,06 39,33 186,3960 112,20 103,29 215,49 0,00 215,4975 143,75 180,46 324,22 -39,38 284,8490 185,70 190,42 376,12 -80,18 295,94105 202,61 121,56 324,17 -119,18 204,99120 186,30 0,00 186,30 -145,92 40,38135 146,43 -123,31 23,12 -144,95 -121,83150 97,01 -193,74 -96,73 -104,51 -201,24165 47,41 -184,99 -137,58 -29,46 -167,04180 0,00 -108,55 -108,55 50,33 -58,22195 -40,31 -3,62 -43,93 85,63 41,70210 -81,72 86,58 4,85 32,10 36,95225 -120,57 135,90 15,33 -78,59 -63,26240 -145,71 141,83 -3,88 0,00 -3,88255 -140,59 117,63 -22,96 402,58 379,62270 -91,85 79,76 -12,09 302,11 290,02285 -1,88 39,33 37,45 148,94 186,39300 103,29 0,00 103,29 112,20 215,49315 180,46 -39,38 141,09 143,75 284,84330 190,42 -80,18 110,24 185,70 295,94345 121,56 -119,18 2,38 202,61 204,99360 0,00 -145,92 -145,92 186,30 40,38375 -123,31 -144,95 -268,26 146,43 -121,83390 -193,74 -104,51 -298,25 97,01 -201,24405 -184,99 -29,46 -214,45 47,41 -167,04420 -108,55 50,33 -58,22 0,00 -58,22435 -3,62 85,63 82,01 -40,31 41,70450 86,58 32,10 118,67 -81,72 36,95465 135,90 -78,59 57,31 -120,57 -63,26480 141,83 0,00 141,83 -145,71 -3,88495 117,63 402,58 520,21 -140,59 379,62510 79,76 302,11 381,87 -91,85 290,0290525 39,33 148,94 188,27 -1,88 186,39540 0,00 112,20 112,20 103,29 215,49555 -39,38 143,75 104,38 180,46 284,84570 -80,18 185,70 105,52 190,42 295,94585 -119,18 202,61 83,43 121,56 204,99600 -145,92 186,30 40,38 0,00 40,38615 -144,95 146,43 1,49 -123,31 -121,83630 -104,51 97,01 -7,50 -193,74 -201,24645 -29,46 47,41 17,95 -184,99 -167,04660 50,33 0,00 50,33 -108,55 -58,22675 85,63 -40,31 45,32 -3,62 41,70690 32,10 -81,72 -49,63 86,58 36,95705 -78,59 -120,57 -199,16 135,90 -63,26720 0,00 -145,71 -145,71 141,83 -3,88Calculul fusului maneton:Este supus la ncovoere i compresiune .Modelul de calcul este valabil pentru un cot care se sprijin pe dou reazeme i este ncrcat cu fore concantrate cunoscute.Reaciunile din reazeme es determin din ecuaia de echilibru ale forelor i momentelor.Forele care acioneaz asupra fusului maneton se descompun dup dou direcii:una normalsituat n planul cotului i cealalt tangent la fusul maneton.RM RB B jjF F Z Zforo de tabelul din T T+ + ) (BZ componenta radial a forei n lungul bieleiRBF fora de inerie a masei bielei aferente micri de rotaie] [ * *] [ * *22N r m FN r m FM RMBM RBReaciunile din reazemulstng:) ( * 5 . 0* 5 . 0Rc Rb J SSF F Z ZT T + RbF-fora de inerie determinat de masele neechilibrate ale brauluiRcF-fora de inerie a contragreutilor2cot* * ) ( r m m FM Rb RcF -se stabilete la diagrama polarMomentul ncovoetor n plan tangenial:91hlaa l F F Z l MT l T l MLRc Rb s Zs T+ + 2) * 5 . 0 ( * ) ( * * 5 . 0* * 25 . 0 * * 5 . 0alfa T ZB Zj Zs MT MZ M0 Mtau0 4283 -4247 -12228 -4175 99,58 -159,23 -180,54 89,2815 3366 -5184 -13165 -4644 78,27 -181,03 -179,29 452,8430 2230 -5649 -13630 -4876 51,85 -191,83 -166,89 338,5245 1090 -5804 -13785 -4954 25,34 -195,44 -149,61 210,0960 0 -5399 -13380 -4751 0,00 -186,02 -124,47 215,4975 -927 -4935 -12916 -4519 -21,54 -175,23 -101,24 264,6990 -1879 -4759 -12740 -4431 -43,68 -171,13 -82,05 255,08105 -2772 -4269 -12250 -4186 -64,44 -159,74 -59,00 144,70120 -3350 -3321 -11302 -3712 -77,88 -137,71 -34,27 -32,47135 -3232 -1981 -9962 -3042 -75,14 -106,55 -15,45 -192,12150 -2112 -650 -8631 -2376 -49,09 -75,60 -14,10 -247,17165 -43 -1 -7982 -2052 -1,01 -60,52 -39,75 -167,98180 2374 -647 -8628 -2375 55,21 -75,54 -91,57 -6,58195 4149 -2694 -10675 -3398 96,45 -123,12 -154,06 131,93210 4377 -5512 -13493 -4807 101,78 -188,64 -201,86 132,16225 2794 -7950 -15931 -6027 64,97 -245,34 -212,45 -2,48240 0 -8913 -16894 -6508 0,00 -267,72 -179,14 -3,88255 -2835 -8065 -16046 -6084 -65,91 -248,01 -116,97 317,96270 -4454 -5608 -13589 -4855 -103,55 -190,88 -50,77 193,15285 -4253 -2761 -10742 -3432 -98,87 -124,69 -9,96 93,90300 -2496 -680 -8661 -2392 -58,02 -76,30 -7,94 161,21315 -83 2 -7979 -2050 -1,94 -60,44 -39,01 283,03330 1990 -612 -8593 -2358 46,27 -74,73 -84,39 339,23345 3124 -1915 -9896 -3009 72,64 -105,01 -124,25 272,94360 3260 -3233 -11214 -3668 75,81 -135,66 -147,11 111,30375 2704 -4165 -12146 -4134 62,87 -157,32 -151,99 -63,01390 1834 -4645 -12626 -4374 42,63 -168,48 -144,42 -161,36405 904 -4815 -12796 -4459 21,02 -172,45 -131,02 -147,38420 0 -4848 -12829 -4476 0,00 -173,22 -115,91 -58,22435 -905 -4821 -12802 -4462 -21,05 -172,58 -99,84 22,01450 -1843 -4669 -12650 -4386 -42,86 -169,05 -81,27 -3,14465 -2740 -4219 -12200 -4161 -63,70 -158,59 -58,78 -122,85480 -3355 -3326 -11307 -3715 -77,99 -137,83 -34,26 -76,84495 -3332 -2042 -10023 -3073 -77,47 -107,98 -14,68 307,15510 -2403 -739 -8720 -2421 -55,86 -77,68 -10,47 237,76525 -677 -18 -7999 -2060 -15,75 -60,91 -29,05 171,6692540 1157 -315 -8296 -2209 26,90 -67,82 -65,37 240,65555 1969 -1278 -9259 -2691 45,77 -90,21 -94,38 327,66570 738 -929 -8910 -2516 17,15 -82,09 -67,68 311,99585 -1807 5140 -2841 519 -42,01 59,02 70,71 165,69600 0 13321 5340 4609 0,00 249,21 166,76 40,38615 9255 26331 18350 11114 215,17 551,69 209,25 79,46630 6945 8745 764 2321 161,47 142,82 -24,43 -50,18645 3424 2223 -5758 -940 79,61 -8,80 -65,05 -92,57660 2579 703 -7278 -1700 59,97 -44,15 -74,11 -2,12675 3305 -87 -8068 -2095 76,83 -62,51 -98,93 113,58690 4269 -1314 -9295 -2708 99,25 -91,04 -134,67 129,80705 4658 -2855 -10836 -3479 108,29 -126,87 -165,36 38,04720 4283 -4247 -12228 -4175 99,58 -159,23 -180,54 89,2893