Proiect Ccmai Terminat-5 in Linie

8/10/2019 Proiect Ccmai Terminat-5 in Linie

1/79

Universitatea Politehnica BucurestiFacultatea Transporturi

Departamentul Autovehicule rutiere

Proiect

Calculul si constructia motoarelor cu ardere

interna

student: Ilea Laurentiu

grupa: 8301 a

-2012-


2/79

Tema de proiect

Sa se efectueze proiectarea generala pentru un motor in patru timpi (=4) racit cu

lichid, avand urmatoarele caracteristici:

1. Tip motor: cu aprindere prin comprimare MAC;

2. Putere efectiva: Pe= 68 kW;

3. Turatia nominala: n=4200 rot/min;4. Numar de cilindrii si dispunerea lor: i=5 in linie;

5. Raportul de comprimare: = 16,4;6. Coeficientul de exces de aer: =1,55;7. Procedeu de ardere: supraalimentat;8. Presiunea de supraalimentare: ps=0,2 [MPa];

Prima etapa a proiectului o reprezinta alegerea unui numar adecvat de modele similare

(min.5) si analiza particularitatilor lor constructive. Pentru a selecta modelele similare se vor

avea in vedere urmatoarele criterii:

-acelasi tip de motor

-dispunerea cilindrilor in linie

-puterea efectiva pe cilindru (poate varia cu 10%)

-turatia (poate varia cu 10%)


3/79

Capitolul 1

Alegerea modelelor similare

Pentru a afla puterea indicata pe cilindru se efectueaza calculul:

68,5:5=13,6kW/cilindru

Puterea pe cilindru poate varia cu 10% ,deci cu 1,36kW.Din cauza faptului ca

motoarele cu 5 cilindri in linie sunt mai rare, se va calcula puterea indicata care sa respecte

conditiile precizate pentru un motor cu 4 cilindri.

(13,61,36)*4=48,96..59,84 [kW]

Pe baza acestor informatii s-au identificat urmatoarele modele similare:

1. Volkswagen golf 1.6 turbo diesel

- cu aprindere prin comprimare- putere efectiva: 52,2kW- turatia nominala: 4500 rot/min- numar cilindrii si dispunerea lor: i=4 in linie

- raport de comprimare: =23:1- alezajul: D=76,5 mm- cursa: S=86,4 mm

2. Tata Indica Vista 1.3

- cu aprindere prin comprimare- putere efectiva: 55.2 kW- turatia nominala: 4000 rot/min- numar cilindrii si dispunerea lor: i=4 in linie

- raport de comprimare: =22,5:1- alezajul: D=69,6 mm- cursa: S=82 mm

3. Isuzu 117 xd coupe

- cu aprindere prin comprimare- putere efectiva: 53,7 kW- turatia nominala: 4300 rot/min- numar cilindrii si dispunerea lor: i=4 in linie

- raport de comprimare: =21:1- alezajul: D=88 mm- cursa: S=92 mm


4/79

4. Ford Sierra 2300 gl diesel

- cu aprindere prin comprimare- putere efectiva: 50kW- turatia nominala: 4200 rot/min

- numar cilindrii si dispunerea lor: i=4 in linie- raport de comprimare: =22.3:1- alezajul: D=94 mm- cursa: S=83 mm

5. Audi 80 TF


- raport de comprimare: =22.5:1- alezajul: D=79,5 mm- cursa: S=95,5 mm

6. Land rover swb 1973


- raport de comprimare: =18:1- alezajul: D=90,49 mm- cursa: S=88,9 mm

7. Mazda323 diesel 2.0 1998


- raport de comprimare: =21,7:1

- alezajul: D=86 mm- cursa: S=86 mm

8. Seat ibiza 1.9 Sdi 2000

- cu aprindere prin comprimare- putere efectiva: 50 kW- turatia nominala: 4200 rot/min- numar cilindrii si dispunerea lor: i=4 in linie

- raport de comprimare: =19,5:1- alezajul: D=79,5 mm

- cursa: S=99,5 mm


5/79

9. Fiat Panda 1.3 multijet

- cu aprindere prin comprimare- putere efectiva: 55,2 kW- turatia nominala: 4000 rot/min

- numar cilindrii si dispunerea lor: i=4 in linie- raport de comprimare: =16,8:1- alezajul: D=69,6 mm- cursa: S=82 mm

10.Lancia Ypsilon 1.3 Multijet


- raport de comprimare: =17,6:1- alezajul: D=72 mm- cursa: S=84 mm

Se vor calcula urmatorii parametri:

-presiunea efectiva

[MPa]

-puterea litrica =

[Kw/L]

-puterea specifica

[kW/dm2]

-puterea efectiva indicata

[kW/cil]

-viteza medie a pistonului =

[m/s]

Aplicand formulele enuntate mai sus pentru toate modelel similare alese, se vor

obtine informatiile prezentate in urmatorul tabel.


6/79

Capitolul 2

Calculul termic

Calculul termic se face in urmatoarele ipoteze simplificatoare:

-amestec de gaze perfecte;

-evacuarea la presiunea pg=constant;

-neglijarea suprapunerii supapelor;

-supapa de evacuare se deschide in PME si evacuarea libera este asimilata cu o racire izocora;

-incarcatura proasta se incalzeste in contact cu piesele fierbinti cu T;-la inceputul admisiei, in cilindru se gasesc gaze arse reziduale ce se amesteca cu incarcatura

proaspata si rezulta amestecul initial;

-comprimarea si destinderea sunt evolutii politropice cu exponent constant;

-calculul se face pentru un ciclu teoretic in care doza de combustibil este de 1 kg.

In cazul ciclului motor real numai o parte din energia termica a combustibilului

reuseste sa se transforme in lucru mecanic dezvoltat de gaze in cilindru.Tinand seama de

conditiile in care se desfasoara transformarile care alcatuiesc ciclul real rezulta diagrama

indicata, mai mica decat diagrama teoretica, de care se leaga o serie de parametri caracteristici

ai motorului.

Diagrama indicata se poate obtine pe cale experimentala cu ajutorul indicatorului, de

unde ii vine si numele, cat si pe cale teoretica in urma unui calcul termic al proceselor izolate

din care se compune ciclul.


7/79

T0 298

T se alege din tabelul 2.1

Tabel 2.1

Tipul motoruluiT

[grade]

MAS

Combustibil lichid 10 ... 45

Combus-

tibil gazos

Gaze de

generator10 ... 25

Gaze

lichefiate10 ... 45

MACAdmisie normala 10 ... 25

Supraalimentat 5 ... 10

K

Temperatura de racire ,Trac,se alege cu valoare de 40K.

Avand in vedere aceste date se poate calcula :

2.1 Calculul proceselor de schimbare a gazelor

Marimile de stare initiale:ps 0.

T 10

Ts T0

ps

p0

ms 1

ms

T rac 365.515 K

Tsp Ts T 375.515 K


8/79

Se alege pgdin urmatorul tabel :

Tabel 2.2

Tipul motorului gp

Admisie

normala

Semirapid (1,03-1,10)

Rapid (1.03-1,15) 0p

Supraalimentat Comprex (1,01-1,07) 0p

Turbosuflanta (0,70-0,90) 0p

2.1.1Coeficientul de umplere

Se costata ca valoarea obtinuta pentru acest parametru se incadreaza in intervalul

recomandat in cazul motoarelor cu aprindere prin comprimare.

Tipul motorului

MAS

Combustibil lichid 0,750,85

Combus-

tibil

gazos

Gaze de generator 0,650,70

GPL 0,750,85

MAC

Semirapid 0,800,92

Rapid 0,750,92

0p

pg 0.8 ps

pg 0.16

vpa k 1( ) 1( )[ ] pg

ps 1( ) kTsp

Ts

0.911


9/79

2.1.2 Coeficientul de gaze arse reziduale :

Dupa efectuarea calculului se verifica rezultatul cu ajutorul tabelului

Tipul motorului

MAS

Combustibil lichid 0,060,18

Combustibil gazos 0,050,16

MAC

Admisie normala 0,030,06

Supraalimentat 0,010,03

Se precizeaza ca Tg=900K a fost ales cu ajutorul tabelului :

Tipul motorului gT [k]

MAS

Combustibil lichid 900-1000

Combustibil gazos 750-1000

MAC 600-900

2.1.3 Temperatura la sfarsitul admisiei Ta:

Rezultatul se verifica cu tabelul :

Tipul motorului aT [K]

Admisie normala

MAS 320370

MAC 320350

Supraalimentat 330 - 400

pgTs

ps v 1( ) Tg 0.023

Ta

pa Ts

ps v 1( ) 1 ( ) 388.331 K


10/79

2. CALCULUL PROCESULUI DE COMPRIMARE

2.2.1 Presiunea la sfarsitul comprimarii cp

Se alege cm = 1,36 din tabelul:

Tipul motorului cm

MAS

Combustibil lichid 1,28 ... 1,37

Combustibil gazos 1,28 ... 1,38

MAC

Semirapid 1,30 ... 1,36

Rapid 1,35 ... 1,38

2.2.2 Temperatura la sfarsitul comprimarii cT

Verificarile in cazul Tcsi pcau fost facute cu ajutorul tabelului :

Tipul motorului p[Mpa] T[k]

MAS

Admisie normala 0,9-2,5 600-800

Supraalimentat 2,0-3,5 650-800

MAC

Admisie

normala

Semirapid 3,5-6,0

750-1100

Rapid 3,5-8,0

Supraali-

mentat

Semirapid 4,0-14

800-1200

Rapid 4,0-9,0

mai mic decat 9bar, valoare acceptata.

mai mare decat 800K, valoare acceptata.

pc ps mc 8.979 bar

Tc Ta mc 1 1.063 103


11/79

2.3. CALCULUL PROCESULUI DE ARDERE

Se alege din tabelul :

Tipul motorului

MAS

Combustibil lichid 0,85-0,95

Combustibil gazos 0,95-1,40

MAC

Combus-

tibil

lichid

Admisie

normala

ID volum 1,40-1,70

ID perete 1,30-1,50

CSV, CSP 1,10-1,40

Supra- ali-

ment

ID volum 1,70-2,50

ID perete 1,50-1,70

CSV, CSP 1,30-1,70

Combustibil gazos (diesel-gaz) 1,40-2,20

=1,55 (impus in datele initiale)

Compozitia chimicaa combustibilului este formata din carbon, hidrogen si oxigen,

masa acestora insumata fiind de un kilogram pentru a facilita analiza. (1kg= c+h+o)

Masa molara a comustibiluluieste :

Se precizeaza ca se va utiliza pentru puterea calorifica inferioara a combustibilului

valoarea:

Hi

41855

kg/kmol

kg/kmol

kg/kmol

kg/kmol

c 0.85

h 0.13

o 0.01

Mc 22


12/79

Coeficientul de utilizare a calduriiZ se alege din tabelul :

Tipul motorului

MAS

Combustibil lichid 0,80-0,95

Combustibil gazos 0,80-0,90

MAC

Semirapid 0,65-0,75

Rapid

ID 0,70-0,88

CS 0,65-0,80

Valoarea adoptata este :

2.3.1 Compozitia gazelor de ardere

Cantitatea teoretica de aer :

Cantitatea reala de aer :

Compozitia de gaze de ardere [kmol gaze/kg comb.] :

Cantitatea totala de gaze de ardere[kmol gaze/kg comb.] ]:

z

0.

kmol aer/kg comb

kmol aer/kg comb

Lt

1 h4

c12

o32

0.210.497

L Lt 0.77

NCO2c

12

0.071

NN2 0.79L 0.608

NH2Oh

20.067

NO2 0.21 1( ) Lt 0.057

Nf NCO2 NH2O NN2 NO2 0.804


13/79

Participatiile molareale gazelor de ardere in amestec:f

j

j N

Nn , 1

j

jn , unde

222 ,,, NOHCOCOj

Cantitatea initiala de amestec :

Coeficientul chimic de variatie molara :

Coeficientul total de variatie molara :

Presiunea pz:

Parametrul p :

mai mare decat 1, valoare acceptata.

rezulta 1


14/79


15/79

Rezulta ca temperatura Tzva avea valoarea [K]:

Gradul de destindere prealabila:

2.4 CALCULUL PROCESULUI DE DESTINDERE

Se alege exponentul politropic md=1,268 si se calculeazapresiunea sitemperatura la sfarsitul destinderii:

dm

zd pp

1

d

m

zd TT

In urma inlocuirii cu valorile aflate anterior se ajunge la rezultatele urmatoare:

MPa

K

Iz1 nCO2 106985 nO274079 nN268400 nH2O 88019 7.386 104

Tz Tz1 100Iz Iz1

Iz2 Iz1 2.17 103

p

pz

pc

1.559

Tz

pTc 1.365

pd pz

md

0.598

Td Tz

md 1

1.114 103


16/79

2.5 Calculul marimilor indicate

Presiunea medie indicata se poate defini ca o presiune conventionala constanta,

marime care actionand asupra pistonului in timpul cursei de detenta produce un lucrumecanic egal cu lucrul mecanic al ciclului.

Presiunea medie indicatase calculeaza cu relatia:

agpidi pppp

Se alege =0,3.

Se alege d=0,94

Randamentul indicat reprezinta criteriul de apreciere a eficientei economice a ciclului

motor si caracterizeaza gradul de utilizare a caldurii in cilindrii motorului tinand seama de

toate pierderile termice , inclusiv de cedarea de caldura catre sursa rece.Se defineste ca

raportul dintre caldura ce se transforma in lucru mecanic indicat si caldura consumata prin

arderea combustibilului, pe cilindru.

Aceasta marime constituie cu criteriu de apreciere a eficientei economice a ciclului si

reprezinta cantitatea de combustibil necesara pentru a dezvolta in cilindrul motorului un lucru

pi dpiprim 1.367

Presiunea medie indicata:

Randamentul indicat:

Consumul specific indicat :

[g/kWh]

piprim

pa mc

1 p 1( )

p

md 1 1

md 1

1

mc 1 1

1

mc 1

p pg pa 1.454

i

pi

Hi

N0

R Ts

ps v 0.42

ci3600

iHi 10

3 204.986


17/79

mecanic egal cu 1kWh sau 1 CPh. Se exprima prin raportul dintre consumul orar de

combustibil si puterea indicata.

Presiunea medie efectiva este o presiune medie conventionala constanta care actionant

in cilindrii motorului ar produce un lucru mecanic egal cu lucru mecanic efectiv.

Randamentul efectiv alaturi de consumul specific efectiv de combustibil constituie

indicii principali de apreciere a economicitatii motorului.

Randamentul efectiv este raportul dintre caldura care se transforma in in lucru mecanic

efectiv si caldura dezvoltata prin arderea combustibilului pe ciclu.

Consumul specific efectiv de combustibil reprezinta cantitatea de combustibil care seconsuma in motor pentru fiecare unitate de putere efectiva intr-o ora. Uzual aceasta marime se

exprima in g/kWh sau gf/CPh.

2.6 Calculul marimilor caracteristice efective

Presiunea medie efectiva:

Randamentul efectiv:

Consumul specific efectiv [g/kWh]:

Consumul orar de combustibil [kg/h]:

m 0.85

pe mpi 1.162

e mi 0.357

ce3600

eHi 10

3 241.16

Ch ce10

3

Pe 16.399


18/79

Dimensiunile fundamentale ale motorului sunt alezajul(D) si cursa(S) care determina

cilindreea, intre aceste doua marimi existant o stransa dependenta.

Cu ajutorul modelelor similare alese la inceput, se determina valoarea parametrului prin mediere, astfel obtinandu-se valoarea:

Alezajul [mm]:

Se alege prin rotunjire D=73mm.

Cursa [mm]:

Se alege prin rotunjire S=80mm.

Se face precizarea ca in cazul motoarelor cu aprindere prin comprimare la care turatia

este limitata, solutia motorului cu cursa scurta nu este avantoajoasa deoarece impune o

supradimensionare a acestuia (marind masa specifica) si compromite durabilitatea.

Volumul cilendreei unitare [l] :

Volumul total [l] :

2.7 Calculul dimensiunilor fundamentale :

1.1

D

330 4 4 Pe

pe i n 10

2 72.875

S D 80.162

Vs

Da2

4S

a 10 6( ) 0.335

Vt i Vs 1.674


19/79

Acceleratia medie a pistonului [m/s2] :

Presiunea efectiva [MPa] :

Puterea litrica [kW/l] :

Puterea litrica constituie criteriul de apreciere a gradului de utilizare a cilindreii si se

exprima prin raportul dintre puterea efectiva a motorului si cilindreea totala a motorului.

Puterea specifica [kW/dm2] :

Puterea efectiva [kW/cil] :

Factorul principal care caracterizeaza regimul al motorului este puterea efectiva, care

la randul sau depinde de cuplul motor si de viteza unghiulara de rotatie a arborelui cotit,

respectiv de turatia acestuia.

WpmS n

3010

3 11.223

peprim

30 4 Pe

Vsi n 1.161

Pl

Pe

Vt

40.618

Ps

P

e

104

i Da

2

4

32.494

Pei

Pe

i13.6


20/79

2.8 Bilantul energetic

Bilantul energetic al motorului evidentiaza distribuirea caldurii disponibile intre

echivalentul caloric al lucrului mecanic efectiv si diferitele pierderi.

Ecuatia bilantului energetic se poate prezenta sub forma generala:

Q=Qe+Qr+Qin+Qrez [kJ/kg]

unde Q este caldura transformata in lucru mecanic efectiv;

Qeeste caldura tranformata in lucru mecanic efectiv;

Qreste caldura pierduta prin racire;

Qineste caldura pierduta in plan intern;

Qrezeste termenul rezidual al bilantului si insemeaza toate pierderile care nu sunt

cuprinse in termenii enumerati.In ecuatia de bilant lipseste termenul care tine seama de consumul de energie

echivalent pierderilor mecanice. Acesta se explica prin faptul ca energie consumata prin

frecare se transforma din nou in energie termica si se evacueaza de la piesele incalzite catre

mediul de racire ( fiind luata in considerare prin termenul Q r) sau se elimina cu uleiul de

ungere (luandu-se in considerare prin termenul Qrez).

Bilantul energetic se determina mai exact pe cale experimentala, dar poate fi alcatuit si

pe baza datelor calcului termic al motorului.

[kJ/kg]

[kJ/kg]

[kJ/kg]

[kJ/kg]

[kJ/kg]

K

K

Q cePe Hi 10 3 6.864 105

Qe eQ 2.448 105

Qrp 2000 Pe 1.36 105

Qr

Qrp

Ch

8.293 103

Qin 0

Tev Td

p0

pd

md 1

md

763.512

TevmediuTev Td

2938.947


21/79

Se ve realiza interpolarea intre valorile temperaturii de T=900K, respectiv T=1000K.

Pe baza acestor valori rezulta Ig:

Energia se distribuie in sistem dupa cum urmeaza [kJ/h] :

Din punct de vedere procentual [%]:

[kJ/h]

[kJ/h]

[kJ/h]

%

%

%

%

ICO2p

42758 37393( ) Tevmediu T2 100 37393 3.948 10

4

IH2Op

36012 31919( ) Tevmediu T2 100

31919 3.351 104

IN2p

30111 23868( ) Tevmediu T2 100

23868 2.63 104

IO2p

31329 27872( ) Tevmediu T2 100

27872 2.922 104

Ig nCO2 ICO2p nH2O IH2Op nO2IO2p nN2IN2p 2.828 104

I0

8713 5805( ) T0 200 100 580 3.43 10

3

Qg NfIg N0I0 Ch 3.294 105

Qrez Q Qe Qr Qg Qin 1.039 105

Qf Qe Qr Qin Qrez Qg 6.864 105

qe

Qe

Q100 35.666

qrez 2

qg

Qg

Q100 47.99

qr 100 qe qg qrez 14.344


22/79

CAP. 3 CALCULUL DINAMIC

Mecanismul motor este mecanismul fundamental al motorului care realizeaza

transformarea energiei termice in lucru mecanic. El este alcatuit din parti fixe (bloculmotorului, chiulasa, baia de ulei si echipamente de imbinare) si din parti mobile (pistonul cu

segmentii si boltul, biela, arborele cotit).

3.1 Alegerea tipului de mechanism biela-manivela

Se alege mecanismul biela-manivela de tip normal axat, pentru simplificarea

aparatului matematic, seria Fourrier a fortelor de inertie ale maselor cu miscare de

translatie aferente echipajului mobil al unui cilindru t

F continand armonicile de ordin

p impar, 1p (p=3, 5, 7,).

Avand in vedere ca:

unde,

-mgpreprezinta masa grupului piston

-mpreprezinta masa pistonului

-ms reprezinta masa segmentilor

-mbreprezinta masa bolt

Pe baza intervalelor de valori recomandate pentru marimile mgp si mLraportate, se vor

stabili masa tatala a ansamblului piston-biela. Se face precizarea ca masa bielei se noteaza cu

mL.

Se alege valoarea raportului 13.

g

mgp mp ms mb

mgp

Da 10 1

2

4

12..32

mgp

Da10 1

2

4

13 544.1


23/79

Se considera :

Pe baza maselor stabilite se poate calcula mt, masa totala a ansamblului piston-biela:

Se alege mt=694g.

3.2 Diagrama polara si diagrama de uzura a fusului maneton

Diagrama polara a fusului maneton reprezinta variatia ca marime si directie a forteiaplicata de biela suprafetei fusului

mR si serveste la verificarea sumara la presiune maxima,

incalzire si incovoiere a fusului.

Forta aplicata de biela este suma intre forta de inertie a partii bielei in miscare de

rotatie A

F , forta in lungul manivelei si forta tangentiala.

TZFRAm

2RmF

aA

Se alege valoarea raportului 13

g

g

g

g

g

g

mL

Da 10 1

2

4

10..5

mL

Da10 1

2

413 544.1

mgp mp 0 2..0 4( ) mp mp1 26

mp

mgp

1.26431.826

ms 22.27

mb 90

mtcalculat mgp 0.275 mL 693.728


24/79

ba mm 725,0

ma =0,3944 [kg]

Fa= 3051,7 [N]

Valorile fortei aplicata de biela se tabeleaza in functie de unghiul de rotatie a

arborelui cotit, din tabel rezultand forta maxima si cea medie.


25/79

Rm,max=48608,14[N]

72

mmedm

RR

Rm,med= 7521,36[N]

Folosind valorile tabelate se traseaza diagrama de variatie a forteim

R .

Figura3.1 Variatia fortei aplicata de biela fusului maneton

in functie de pozitia arborelui cotit

Pentru a trasa diagrama polara a fusului maneton, in sistemul de coordonate solidar cu

manivela Z-T se reprezinta pentru fiecare unghi perechile de valori Z si T prin cate un

punct, apoi se unesc punctele.Diagrama de uzura a fusului maneton reprezinta, exagerat, forma fusului in sectiune

transversala la un anumit grad de uzura si serveste la stabilirea pozitiei optime a orificiului de

ulei (in zona de uzura minima). Seconsidera uzura direct proportionala cu valoaream

R

considerata uniform distribuita pe un arc din periferia fusului de 120 ( 60 fata de punctulde aplicatie al

mR ).

Pentru trasarea diagramei de uzura se intocmaeste un tabel ajutator in care se introduc

valorilem

R in [mm] pentru diferite unghiuri din 30 in 30 . Aceste valori se determina

pe baza diagramei polare cu formula:

22 TFZRAm

0

10000

20000

30000

40000

50000

60000

0 100 200 300 400 500 600 700 800


26/79

Tabel 3.2 Variatia marimilor T si Z cu

[RAC] T[N] Z[N]

[RAC] T[N] Z[N]

0 0 -6391,26 369 10058,56 50607,81

9 -1221,01 -6143,31 378 19080,1 46221,35

18 -2246,14 -5441,26 387 6537,813 9871,202

27 -2915,6 -4402,15 396 4018,979 4096,888

36 -3134,03 -3194,79 405 2923,853 2033,488

45 -2885,27 -2006,66 414 2107,471 952,9412

54 -2230,57 -1008,61 423 1681,086 423,1735

63 -1291,56 -325,12 432 1556,549 115,5455

72 -222,463 -16,5139 441 1956,603 -181,352

81 821,2196 -76,1165 450 2396,588 -618,796

90 1710,184 -441,568 459 2811,377 -1210,51

99 2359,137 -1015,78 468 3113,481 -1927,03108 2732,431 -1691,18 477 3115,361 -2602,14

117 2838,577 -2370,95 486 2930,33 -3216,87

126 2717,359 -2983,08 495 2531,097 -3639,34

135 2424,266 -3485,73 504 2043,762 -3917,68

144 2016,363 -3865,16 513 1548,059 -4144,22

153 1542,163 -4128,43 522 1030,502 -4269,61

162 1036,411 -4294,1 531 511,543 -4316,41

171 519,4302 -4382,96 540 1,59E-12 -4322,77

180 5,4E-13 -4410,67 549 -506,614 -4274,81

189 -521,402 -4399,6 558 -1010,8 -4188

198 -1040,35 -4310,42 567 -1503,84 -4025,83

207 -1548,06 -4144,22 576 -1965,48 -3767,62

216 -2043,76 -3917,68 585 -2361,14 -3394,97

225 -2531,1 -3639,34 594 -2642,53 -2900,93

234 -2930,33 -3216,87 603 -2752,91 -2299,4

243 -3115,36 -2602,14 612 -2637,17 -1632,22

252 -3113,48 -1927,03 621 -2255,99 -971,372

261 -2811,38 -1210,51 630 -1601,36 -413,47

270 -2396,59 -618,796 639 -709,402 -65,7524279 -1956,6 -181,352 648 334,1889 -24,8075

288 -1556,55 115,5455 657 1399,809 -352,369

297 -640,243 161,166 666 2331,822 -1054,39

306 -744,531 336,6564 675 2976,039 -2069,78

315 -1352,88 940,9011 684 3211,075 -3273,32

324 -2833,72 2888,657 693 2976,078 -4493,47

333 -4211,68 6359,057 702 2287,791 -5542,15

342 -5304,7 12850,58 711 1242,243 -6250,12

351 -4016,22 20206,9 720 3,19E-12 -6500,08

360 -9E-12 36776,82


27/79

Pe baza acestor datelor din tabelul 3.2 se costruieste diagrama polara.


28/79

Capitolul 4

Pistonul

Pistonul lucreaza in conditii de temperatura si presiune ridicate fiind supus unor

importante solicitari mecanice si termice. In acelasi timp sub efectul presiunii gazelor si afortelor de inertie, asociate cu dificultatea realizarii unei ungeri lichide, lucrul mecanic de

frecare capata valori insemnate determinand o intensa uzura a pistonului si a cilindrului ( din

totalul pierderilor mecanice, pierderile prin frecare ale pistonului reperezinta aproximativ

50..60%).

In procesul de lucru pistonul indeplineste urmatoarelefunctii:

1) preia forta de presiune a gazelor si lucrul mecanic prestat de acestea si le transmite

arborelui cotit prin intermediul mecanismului motor;

2) preia reactiunile determinate de biela si le transmite suprafetei cilindrului;

3) asigura cu ajutorul segmentilor etansarea camerei de ardere;4) serveste ca mijloc de transmitere a caldurii la peretii cilindrului si chiar la aerul din carter;

5) impreuna cu segmentii asigura reglarea cantitatii de ulei pe oglinda cilindrilor.

Din prezentarea conditiilor de lucru si a functiilor sale rezulta cerinteleurmatoare:

1) inalta rezistenta statica si dinamica;

2) mentinearea rezistentei la temperaturi ridicate;

3) masa mica pentru micsorarea fortelor de inertie;

4)coeficient mic de frecare;

5) rezistenta inalta la uzura ;

6)lipsa de zgomot;

7) concordanta dilatarii termice a pistonului si a cilindrului.

Din punct de vedere functional pistonulse compune din:

a) capul pistonului;

b) regiunea portsegment;

c) manta;

d) bosaje pentru bolt.

Capul pistonuluieste partea care inchide spatiul cu volum variabil al camerei de

ardere si preia presiunea gazelor. Pentru a i se mari rigiditatea partea interioara se nervureaza,

fapt ce favorizeaza evacuarea caldurii.

Regiunea portsegment este partea pistonului care contine canalele in care se introducsegmentii.Aceasta zona se executa cu diamentru variabil marindu-se catre partea inferioara a

pistonului.

Mantaua pistonuluitransmite forta normala N peretilor si ghideaza pistonul in

miscarea sa.

Bosajele pistonului pot fi plasate axat sau dezaxat.In cazul m.a.c, din cauza unor

conditii mai grele de lucru, pistoanele sunt de constructie mai robusta. Nu se practica taierea

mantalei ci, pentru preluarea jocului , mantaua se confectioneaza de forma eliptica.


29/79

4.1 Adoptarea dimensiunilor pistonului

Se adopt urmtoarele dimensiuni, cunoscndu-se :

mm

mDa 73

Sa 80 m

m

D0.055 m 0.055 Da m 4.015 m

d

D

0.3 d 0.34 D

a

d 24.82 m

du

d1.6 du 1.6 d du 39.712 m

Hu 4.5

Hp

D1.11 Hp 1.11 Da Hp 81.03 m

Hc

D0.75 Hc 0.75 Da Hc 54.75 m


30/79

4.2 Calculul de verificare

a)Verificare la regiunea port segmeni, canalul de ungere (verificare statica la comprimare

sub actiunea pmax)

=

Lm

D0. Lm 0.7 Da Lm 51.1 m

D0.2 0.2 Da 14.6 m

H1

D0. H1 0.2 Da 14.6 H1 14.6 m

H 2 m

H2

D0.05 H2 0.05 Da H2 3.65 m

B

D0.43 B 0.43 Da B 31.39 m

Dsu Di

2 D 0.12 Dsu Di 2 D( ) 0.12Dsu 0.16 2 Da 23.36 m

Fgmax 58176.87 N

Dsu 66 Di Dsu 0.18 2 Da 39.72

dsu 2 m

z 8

Asu

4Dsu

2Di

2 z dsuDsu Di

2 1.972 103 mm

2

c

Fgmax

Asu

29.504 MPa 4


31/79

b) Verificarea la incovoiere

c)verificarea la mantaua pistonului

d) verificarea umerilor la forfecare

kg

kg

kg

mgp 0.54

mp 0.43

mps1

3mp

mps 0.144

R 0.0 m

439.8

rad

s

0.25

su mpsR 2 1 ( )

1

Asu

0.706 MP

Nmax 3863.81 N Aevazare 145 mm2

pmmax

Nmax

45 73 Aevazare 1.231 MPa

prim

1

2

Fgmax

4du

2d

2

38.539 MPa

tc 115

t0 20

tp 500

c 0.004 Da 0.292 m


32/79

c.prim 0.003 Da 0.219 m

m 0.0015 Da 0.11 m

m.prim 0.0008 Da 0.058 m

c 11 10 6 K 1

p 20 10 6 K 1

Dcp

D 1 c tc t0 c.prim1 p tp t0

72.04 m

DmD 1 c tc t0 m.prim

1 p tp t0 72.199 m


33/79

Capitolul 5

Boltul

Boltul sau axul pistonului este organul de legatura prin intermediul caruia se transmite

forta de presiune de la piston la biela asigurand miscarea relativa dintre cele doua organe.In timpul functionarii, din cauza fortelor cu caracter variabil care actioneaza, boltul

executa o miscare alternativa de translatie in directia axei cilindrului. Totodata, ca urmare a

actiunii fortelor de frecare, boltul executa si o miscare de rotatie partiala sau totala, in afara

cazurilor cand e fixat in umerii pistonului.

Boltul este supus unor solicitari mecanice importante datorita fortei de presiune a

gazelor si fortei de inertie, variabile ca marime si directie. In anumite perioade boltul este

supus unor solicitari prin soc. Aceste forte provoaca incovoierea boltului in plan longitudinal

si ovalizarea in plan transversal. Marimea si caracterul variabil al sarcinilor mecanice solicita

boltul la oboseala.In afara acestor solicitari boltul este supus uzurii intense datorita uzurii intense datorita

dificultatilor de ungere care determina un regim termic ridicat (80..100C), datorita

deformatiilor si socurilor care intrerup pelicula de ulei, mai ales in cazul jocurilor mari.

Se impun urmatoarele conditii:

1) masa mica, deoarece participa la fortele de inertie;

2) inalta rezistenta la incovoiere si la soc;

3) rezistenta inalta la uzura pentru suprafata de lucru;

4) rezistenta la oboseala;

5) deformare minima.

Constructiv boltul este de forma tubulara, putand fi realizat in diferite variante. Cea

mai utilizata este forma cu sectiune constanta fiind si cea mai simpla de realizat tehnologic.

Folosim Otel aliat conform STAS 791-80 40 Cr 10.

n=300 N/mm2

1=360 N/mm2

0=570 N/mm2


34/79


35/79

5.1 Alegerea dimensiunilor boltului

Diametrul boltului:

Diametrul alezajului:

Lungimea boltului:

mm

mm

mm

d

Da

0.36 db Da 0.343 25.039 dbales 25

b

di

d0.55 di dbales0.55 13.75 diales 14

l

Da

0.83 lb Da0.83 60.59 lbales 69


36/79

Jocul dintre umeri si piciorul bielei:

Lungimea de sprijin in piciorul bielei:

Lungimea de sprijin in umerii pistonului:

Distanta dintre umerii pistonului:

Forta:

mm

mm

mm

mm

j 1

llb

Da

0.4 llb Da 0.4 29.2 llbales 2

lbales 2 llpales llbales 2 j llpaleslbales llbales 2 j

219

B llb 2j

B llbales 2 j 31

F

Da2

4 pmmax mps R 2

1

1

4

3.757 103

N

F

2 lu dbales 3.955 MPa 40

pb

F

dbalesllb 5.147 MP 50


37/79


38/79

Unde

este coeficientul efectiv de concentrare; 1 ;

este coeficientul de calitate a suprafetei; pentru bolturile calite si

lustruite 5,1 ;

reprezinta factorul dimensional; pentru bolturi cu diametru exterior de

20 mm din otel carbon fara concentratori 85.0 ;

21 100 mm

N ;

maxmax i

.

2

minm ax

n este amplitudinea eforturilor unitare;

2

minma x

n este efortul unitar mediu;

001 /2

b)verificarea la forfecare se face tinand cont de faptul ca forta taietoare maxima se

realizeaza in zona jocului dintre piciorul bielei si umerii pistonului, iar efortul unitar maxim la

periceria boltului in plan normal la axa pistonului.

v inc.max 66.168

c 1

v

1.927 1

0.85F 1 0.55 0.552

dbales2

1 0.554

10.42


39/79

c)verificarea la ovalizare

K

K

K

Temperatura la care este incalzit pistonul Tpm

k 1.5 15 0.55 0.4( )3 1.449

max

F k

lbalesdbales 0.19

1 2 0. 55( ) 1 0.55( )

1 0.55( )2 0.55

1

1 0.55

24.546 300

prim

0.001 d

bales

0.025

E 21 104

f0.09 F k

E lbales

1 0.55

1 0.55

3

1.382 10 3

f prim

2

b 11 10 6

p. 21 10 6

Tb 425

Tp 470

T0 298

prim dbales

b Tb T0 p. Tp T0 1 p. Tp T0

0.03

T0

dbales p. 355.547

Tpm 365.5


40/79


41/79

Capitolul 6

Segmentii

Segmentii sunt piese inelare de diferite sectiuni, montate in locasuri destinate anume

in piston, avand functia de a realiza etansarea camerei de ardere, de a regla cantitatea de uleide pe oglinda cilindrului si de a transmite caldura de la piston la cilindru. Pentru a implini

aceste functiuni, pe un piston se monteaza doua tipuri de segmenti: segmenti de compresiune

care servesc in principal pentru indeplinirea functiilor de etansare a gazelor si segmenti de

ungere sau raclori care servesc pentru colectarea si indepartarea surplusului de ulei. In ambele

cazuri functiile pot fi asigurate daca segmentii exercita in orice punct al oglinzii cilindrului o

presiune determinata. De aceea o prima calitate care se impune segmentilor este elasticitatea

lor care trebuie sa se mentina si in timpul exploatarii.

Temperatura segmentilor in timpul functionarii atinge valori de 450..400 C, primul

segment numindu-se si segment de foc. La temperaturi ridicate se inrautatesc calitatilematerialului si astfel se intensifica uzura si se compromite etansarea. Totodata au loc

transformari ale calitatii uleiului si ungerea devine nesatisfacatoare, accelerandu-se formarea

depunerilor care pot bloca segmentul in canal. Se urmareste mentinearea temperaturii

segmentului la valoarea de 250 C considerata admisibila.

Proprietatile materialului din care se construiesc segmentii sunt:

Segmentul de compresie va avea sectiunea dreptunghiulara, cu muchile tesite pe

inaltimea1h pentru a evita raclarea excesiva a uleiului. S-a ales sectiunea dreptunghiulara

datorita simplitatii constructive. Dar segmentii cu sectiune dreptunghiulara aplica o presine

limitata pe peretii cilindrului si necesita un timp indelungat de rodaj, din cauza ariei periferiei

MPa

Mpa

K-1

r 370

Es 10

5

s 12 10 6


42/79

6.1 Segmentii de compresie

Pentru alezajul mmD 73 se aleg conform SR ISO 6625:1998, inaltimile h c, 1h ,

2h si grosimea radiala a c:

apartine 30..78mm

mm

sau mm

mm

mm

mm

sau

Da 73

ac 1.25..3. ac 3

hc 2 hs 2.5 hc 2.5

sc 0.15..0.3 sc 0.2

h1 0.2 h1 0.2

h2 0.2 h2 0.2

Ft 14Ft 6.5..17.8Ft 5.2..14.3


43/79

6.2 Segmentul raclor

6.3 Calculul de verificare

,presiunea medie elastica

apartine 63..88mm

mm

sau mm

mm

mm

mm

mm

mm

mm

, pentru procedeul de montaj Ghintburg

Da 73

au 2.

hu 4 hu 5 hu 4

su 0.2..0.2 su 0.2

a1u 0.8.. a1u 0.8

h1u 0. sa h1u 0.9 h1u 0.7

h

2u

0.25 h

2u

0.25

h3u 1 sa h3u 1.2 h3u 1

r 0. 2. .0. r 0.3

Fu 9..20. sa Fu 13.7..26.

122

hhD

Fp tE

pE

2 Ft

Da hc 2 h1 0.183 MPa

kc 1.

mg 0.5

Da

ac

24.333

au 2.1..2.6


44/79

Rostul de dilatare

1) in stare libera

3

2 1

4

31

1

2

a

D

a

D

E

p

a

D

mE Em

m

2 mg E

Da

ac

1

21

3 pE

3 E

Da

ac

Da

ac

1

3

282.011

N

mm2

1132

2

a

DkpEf

f

pEkc

23

Da

ac

1

2

1

253.422

N

mm2

D

a

D

E

pCS E

3

0 1

4

33

Cd 0.195

D

a

D

E

pCS E

3

0 1

4

33

S0

3. 3 Cd 4

pE

E

Da

ac

1

3

6.598 m


45/79

2)in functionare

3)la montaj

K

K

K

Jocurile segmentilor in canal

Pentru D = 60..120 mm

mm

mm

Se alege mm

mm

Sprim 0.002 Da 0.146 m

0

00

1 TT

TTTTDSS

SS

cilcilSS

Tss 525

Tcc 11 5 27 3 388

c 1. 1 10 5

s 1. 2 10 5

T0 298

Smontaj

Sprim Da s Tss T0 c Tcc T0 1 s Tss T0

0.058 m

hprim 0.041..0.08

aprim 0.8..1.

hprim 0.0

aprimm 1.1


46/79

Cap.7 Biela

Biela impreuna cu arborele cotit transforma miscarea de translatie a pistonului in

miscare de rotatie.Se va adopta ca material pentru fabricarea bielei, OLC 45 STAS 880-8011

avand urmatoarele caracteristici mecanice:

-modulul de elasticitate

2

41021

mm

NE

-coeficientul de dilatare termica

K

110

5

7.1 Piciorul bielei

r 80 MP

c 49 MP

Ar 1 %


47/79


48/79

b)Efortul unitar maxim produs de forta care comprima biela

Efortul de comprimare a piciorului bielei se considera maxim in fibra exterioara,

in zona de racordare la unghiulp

. Acest efort este dat de forta de comprimare generata

de presiunea maxima a gazelor din camera de ardere.

2 M6 r hp

hp 2 r hp N

1

bp hp 10.694 e 2 M

6 r hp

hp 2 r hp N

1

bp hp 34.472

e 2 M6 r hp

hp 2 r hp N

1

bp hp 34.472 MP a

m

Fc D

2

4pmax Fi 5.333 10

4 N

D 73MPapmax 14


49/79

c) Eforturile unitare produse de bucsa presata in picior

Efortul de fretaj in fibra exterioara este dat de presiunea de fretaj si dimensiunile

piciorului bielei:

Pe baza graficului Rezulta marimile

N0.prim

Fc

0.003 N0.prim 3 10 3

Fc 160.001 N

M0.prim

Fcr 0.00 M0.prim 0.0011 Fc r 880.008

N.prim N0.primcos ( ) Fcsin ( )

2

sin ( )

1

cos ( )

710.266 N

M.prim M0.prim N0.primr 1 cos ( )( ) Fcr sin ( )

2

sin( )

1

cos ( )

M.prim 9.134 103

Nm

i.prim 2 M.prim6 r hp

hp 2 r hp N.prim

1

bp hp 76.275

e.prim 2 M.prim6 r hp

hp 2 r hp N.prim

1

bp hp 51.567

K 1

C

K 1

C

t bol? OL d t t0 2.875 10 3

m

m mmdi 14 0.3m 0.008

t 135bolt 12106

t0

20OL

11106

MPa

MPa

Nmm


50/79

Presiunea de fretaj este:

Efortul de fretaj este mai mic decat efortul admisibil MPaf

100 , deci

piciorul bielei rezista si la efortul generat de bucsa presata intre bicior si bolt.

d) Coeficientul de siguranta la oboseala

Fibra exterioara din sectiunea de incastrare este fibra cea mai obosita, eforturile

unitare maxime si minime fiind:

fi

maxmax

fc

maxmin

pfm t

d

de

2

d

2

de

2d

2

E

d

2

di

2

d

2di

2

E

19.124

e.f pf2 d

2

de2

d2

35.627 MP

i.f pf

de2

d2

de2

d2

54.751 MP

MPmax e e.f 70.098

min e.prim e.f 15.94

m

max min

2 v

max min

2

0.21

0.95

0.75

1

1 230

MPa


51/79

Coeficientul de siguranta la oboseala este dat de relatia:

e) Verificarea deformatiei

Pentru o functionare corespunzatoare a mecanismului, sageata bielei in planul

normal nu trebuie sa fie mai mare de jumatate din deformatia boltului..

7.2 Capul bielei

Capul bielei asigur mbinarea cu fusul maneton al arborelui cotit. De regul estesecionat perpendicular pe axa tijei sau la un anumit unghi, astfel nct s poat trece princilindru.

c1

v min

4.033

Ip

bp

12de

3d

3 7.499 10

4

p

8 Fi r3

106

E Ip 1 90

2 8 .1 19 1 0

6

b 0.0015d 0.038

m

dm 0.59D 43.07 m

lm 0.6dm 25.842 m

mhcu 1.5

D 73
http://ro.wikipedia.org/wiki/Cilindru_motorhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Cilindru_motor


52/79

Viteza unghiulara maxima ma x

reprezinta viteza bielei la turatie maxima.

In cazul unui motor MAC turatia maxima este 1.1np.

Forta care actioneaza asupra fiecarui surub depinde de forta de maxima de intindere a

capului bielei ic

F .

kg

kg

mLM 0.75mL 0.408 k

mLC 0.3mLM 0.122 k

rp

nmax 1.1np 4 .6 2 1 03

rp

max

nmax

30

483.805 rad

s

Fic mt 1 ( ) mLM mLC R max2

1 .08 1 04

N

dc dm 2 hcu 46.07 m m

hc

dce dc

24.965 m

Sc hclm 128.306

Scu hculm 38.763

kNSc

Sc Scu 0.768

Ic

hc3

lm

12263.574

Icu

hcu3

lm

127.268

kM

Ic

Ic Icu 0.973

grade 120

mm4

mm4

mm2

mm2

dce 56

np 4200

mL 0.544

mt 0.694


53/79

Deformaia maxim perpendicular pe axa bielei:

N0 10 3

Fic 792 3( ) 4.664 103

N

lcdce dc

251.035

M0 10 3 Ficlc

2 0.83 62( ) 1.036 10

4

Wc

lmhc2

6106.173

ic

kMM0

Wc

kNN0

Sc 122.86 MP

E 2.1 105

MP

c

1.5Fic dc3

106 E Ic Icu 90( )

2 0.025 m

c 0.0012dm 0.052 m


54/79

7.3 Corpul bielei

Hp-grosimea sectiunii corpului bielei in zona piciorului;

Hc- grosimea sectiunii corpului bielei in zona capului;

Lb - lungimea bielei;

m

mm

dm 0.5D 36.5 m

dc dm 2 hcu 42.5 m

Hp 0.7dc 29.75 m

Hc 1.25Hp 37.187 m

Hm

Hp Hc

233.469 m

Bc 0.77Hc 28.634 mBp 0.8Hp 23.8 m

ap 0.17Hp 5.058 m ac 0.175Hc 6.508 m

hp 0.680Hp 20.23 m hc 0.680Hc 25.287 m

ep 0.59Hp 17.552 m ec 0.590Hc 21.941 m

Bm

Bp Bc

226.217 m

am

ap ac

25.783 m

hm

hp hc

222.759 m

em

ep ec

219.747 m

hcu 3D 73

d 25


55/79

L prim- lungimea corpului bielei;

Hm - grosimea medie a sectiunii corpului bielei;

B- latimea sectiunii corpului bielei in zona piciorului;

Verificare la oboseal prin ntindere-compresiune:

1) n seciunea minim:

a- grosimea benzilor ce alcatuiesc forma a sectiunii;

mgp 0.54 kg R 0.0 439.8 rad

s

0. 2 pmax 14 MP a

Fin mgp R 2

1 ( ) 5.262 103

N

Fcpr D

2

4pmax Fin 6.386 10

4 N

Sm apBp 2 hpap 343.05 mm2

m.min

Fin

Sm

15.338 MP

1m.max

Fcpr

Sm

186.145 MP a 0. 7

0. 9

v

m.max m.min

2

100.741 MP

0.21 23 MPm

m.max m.min

285.404 MP

c

1

v m

1.444


56/79


57/79

SM Bm am 2 Hm 2 am am 429.87

M.min

Fint

Sm

19.567 MP a

max.oscila?ie 1 l0

2SM

Iz

Fc

SM

157.148 MP a

max.ncastrare 1 lc

2SM

Iy

Fc

SM

195.374 MP

m.o

max.oscila?ie

M.min

268.791 MP

v.o

max.oscila?ie M.min

288.358 MP

m.cmax.ncastrare M.min

287.904 MP a

v.c

max.ncastrare M.min

2107.471 MP a

c.ncastrare

1

1 v.c m.c

1.359

c c.oscila?ie c.ncastrare 0.303

c.oscilat ie1

1v.o m.o

1.661

mm2


58/79

7.4 Surubul de biela

uruburi

Dimensionare la limita de curgere pentru materialul 50VCr11

Conform tabelului se alege urubul M8:

pentru zona filetat

Pentru zona nefiletat :

Fic 1.08104

N

Fs

Fic

z5. 4 10

3 N

Fs.prim 0.15Fs 810 N

F0 2 Fs 1 .0 8 1 04

N

Fmax F0 Fs.prim 1.161 104

N

c 95 MP a c 2.

ds

4 c Fmax

1.15 c 6.044 m

d 6.6 m

p 1. 2 m

max

Fmax

d2

4

335.279 MP

min

F0

d2

4

311.887 MP a

MP a 5.v

m0.036

1

c0.316

1

c

c

v m

2.352

0.2

0.8

1 300

z 2


59/79


60/79

Cap.8 Arborele cotit

Arborele cotit transform micarea rectilinie a pistonului, prin intermediul boluluipiston i pendularea bielei, n micarea de rotaie. Arborele cotit a primit aceast denumire,datorit configuraiei axei sale, care cotete alternativ de la un fus palier la un fus maneton inapoi la fusul palier. Arborele cotit se confecioneaz prin dou procedee: prin turnare sauforjare.

Arborele cotit turnat, se confecioneaz din font aliat, modificat prin operaia deturnare, sauoelde calitate cu coninut mediu decarbon.La arbori mai solicitai, se utilizeazoeluri aliate cu Cr,Ni, etc. care au o rezisten la rupere superioar. Arborele cotit esteconfecionat din aceste materiale pentru a rezista la solicitrile de ncovoiere, rsucire iuzur. Arborii cotii de mrime mai mic snt forjai din oel.

Dup turnare sau forjare, arborele cotit este prelucrat mecanic, urmat de tratareasuprafeelori de frecare. Arborele cotit poate fi dintr-o singur bucat sau asamblat din maimulte buci dup care este echilibrat. n interior, majoritatea arborilori cotii snt prevzui cucanale de ungere, prin care circul ulei sub presiune ntre fusurile paliere i fusurilemanetoane. La capete este prevzut cu guri de centrare, cu ajutorul crora poete fi montatntre vrfuri pentru prelucrare.

Arborele cotit este prevzut cu fusuri manetoane coaxiale, i cu fusuri paliere prinintermediul crora arborele se sprijin pe lagrele paliere n blocul motor sau carcas. La cel

puin unul dintre aceste lagre paliere, arborele cotit esteprevzut perpendicular pe axa lui cuo suprafa prelucratpentrucuzineiaxial. Legtura dintre fusuri paliere i fusuri manetoaneeste fcut de braele manetoane n prelungirea crora se gsesc contragreutile (turnate sauaplicate) care folosesc la echilibrarea i la rotirea lin, a arborelui cotit.Pentru ca arborele cotit s se nvrteasc ct mai uniform i lin, deci pentru ca motorul sfuncioneze ct mai silenios, se efectueazechilibrarea arborelui cotit. Partea arborelui cotit

prin care se transmite micarea la utilizator (lamotoarele cu ardere intern)se numete parteaposterioar, i este prevazut cu posibilitatea de fixare a unui pinion (pentru distribuie sauangrenaj pentru anexe)ivolant,sau numai volant, n funcie de construcia motorului. Lacellalt capt, numit partea frontal, la fel sunt prevzute posibiliti de fixare a unui pinion(pentru distribuie sau angrenaj pentru anexe) i amortizorul de torsiune, sau numaiamortizorul n funcie de constructia motorului.
http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Turn%C4%83torie&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Forjarehttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Carbonhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Carbonhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Carbonhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Cromhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Nichelhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Cuzinethttp://ro.wikipedia.org/wiki/Cuzinethttp://ro.wikipedia.org/wiki/Cuzinethttp://ro.wikipedia.org/wiki/Motor_cu_ardere_intern%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Roat%C4%83_din%C8%9Bat%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Mecanismul_de_distribu%C8%9Bie_al_motoarelor_cu_ardere_intern%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Mecanismul_de_distribu%C8%9Bie_al_motoarelor_cu_ardere_intern%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Accesorii_autohttp://ro.wikipedia.org/wiki/Accesorii_autohttp://ro.wikipedia.org/wiki/Volanthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Roat%C4%83_din%C8%9Bat%C4%83http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Amortizor_al_oscila%C8%9Biilor_de_torsiune&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Amortizor_al_oscila%C8%9Biilor_de_torsiune&action=edit&redlink=1http://ro.wikipedia.org/wiki/Roat%C4%83_din%C8%9Bat%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Volanthttp://ro.wikipedia.org/wiki/Accesorii_autohttp://ro.wikipedia.org/wiki/Mecanismul_de_distribu%C8%9Bie_al_motoarelor_cu_ardere_intern%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Roat%C4%83_din%C8%9Bat%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Motor_cu_ardere_intern%C4%83http://ro.wikipedia.org/wiki/Cuzinethttp://ro.wikipedia.org/wiki/Nichelhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Cromhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Carbonhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Fierhttp://ro.wikipedia.org/wiki/Forjarehttp://ro.wikipedia.org/w/index.php?title=Turn%C4%83torie&action=edit&redlink=1


61/79

8.1 Parametri dimensionali

l - lungimea cotului ( distanta dintre axele a doi cilindri consecutivi )

- lungimea cotului

-diametrul fusului palier

-lungimea fusului palier

- diametrul fusului maneton

- lungimea fusului maneton

- diametrul interior

- latimea bratului

- grosimea bratului

- raza de racordare

- raza de racordare a fusului maneton cu bratul

- raza de racordare a fusului palier cu bratul

m rp

l

D1.1...1.2 l 1.25D 91.25 m

0.6...0. dp 0.7D 51.1 mdp

D

lp

dp

0.45...0. lp 0.5dp 25.55 m

dm

D

0.55...0. dm 0.57D 41.61 m

lm

dm

0.45...0.6 lm 0.45D 32.85 m

dmi

dm

0.6...0. dmi 0.65dm 27.047 m

b

D0.2...0.2 b 0.2 D 14.6 m

h

D0.25..0. h 0.3 D 21.9 m

d0.06...0.

m 0.1dm 4.161

p 0.1dp 5.11 m

dpi 0.6dp 30.66 m

mm n 4200D 73


62/79

Acoperirea

este raza de racordare a fusurilor cu bratele, d=dp sau d=dm

Constructiv se aleg: R1, R2, b'.

sdm dp

2 m

b 0. 18 D m

1.5... m

l 2 b lm lp 87.6 m

mR

S

240 m

m

R2 3 m

m

n30

439.823 rads

sdm dp

2R 6.355 m

e 5

R1 35

S 80


63/79


64/79

Forta de inertie a fusului maneton in miscarea de rotatie

Forta de inertie a partilor bratului in miscare de rotatie

Forta de inertie a cotului in miscare de rotatie

Forta de inertie a partii din biela in miscare de rotatie

Forta de inertie a maselor cu miscare de rotatie:

2) Forta de inertie necesara a unei contragreutati in cazul echilibrarii complete a Frcot cu cot:

c- densitatea materialului contragreutatii:

- distanta dintre contragreutate si cilindru

- lungimea bielei

- lungimea corpului bielei

o

Fm VmXm 2

10 3

1 .4 24 1 03

N

Fbr VbrXb 2

10 3

1.523 104

N

Fcot Fm 2 Fbr 3 .1 89 1 04

N

mA 0.31 kg

F

A

m

A

R 2

10 3

2 .4 06 1 03

N

Fr Fcot z FA 3 .43 1 04

N

Fc

Fr

21.715 10

4

N

kg

mm3

m m

m

m

R3.max L R L' j 28 m

R3

3

R23

3 Fc 103

2 sin deg( ) c b 2

106.358 m R3 R3.ma

90

R3 R3.max

L' 90

L 160

1...22

c 7.85106


65/79

Proiectarea contragreutatii in forma de arc de cerc

Sc- momentul static geometric al sectiunii contragreutatii

rezulta

Este necesar ca ; in caz contrar se alege si rezulta:

Observarii :

1) La stabilirea dimensiunilor boltului trebuie verificat ca pentru a exista

posibilitate de evazare a mantalei in dreptul umerilor si de prelucrare eventual a canalelor pentrusigurante in cazul boltului flotant.

2) Partea din masa bielei in translatie, mBse poate determina calculand pozitia centrului de masa

al bielei fata de axa capului precizat de cota:

Vc R32

R22

b 1.325 107

xc2

3

sin deg( )

R33

R22

R32

R22

0.883

Fc cVc xc 2

10 3

1.776 104

N

Fc

Fr

21.715 10

4 N

Sc

Fc

b c

2

773.51 Nm

Fc Scb c 2

1 .7 15 1 04

N

t an 1

R2

33

2Sc

10.452

R3 106.358 m

l2 d 2 D

kgmB 0.544

R3 R3.maxR3 R3.max

Sc2

3R2

3 tan ( )

3

mm

mm3


66/79

8.2 Calcul de verificare

1) Stabilirea elementelor de calcul

Fusurile maneton se numeroteaza consecutiv de la extremitatea din fata cu 1, 2 ,3,..., iciar cele palier cu 0,

1, 2, ..., ic( cand alterneaza cu celel maneton ). Cilindii sunt numerotati la motoarele in V normal cu 1 ,2, 3,

..., icin linia din dreapta ( ic= i/2, ic- numarul de coturi, i - numarul de cilindri ).

In linie ic = i

1.1.Momentele de rasucire care solicita fusurile :

Fusurile palier:

[Nmm]

momentul motor dezvoltat de cilindrul z ( momentele Mzau aceeasi variatie cu , dar

decalate potrivit ordinii de aprindere)

Ordinea de aprindere: 1-3-5-4-2

Mpj

1

j 1

z

Mz

M


67/79

Pentru i = 5 cilindri: o

o

o

o

o

Fusurile maneton pentru cazul in care fusurile palier au aceeasi lungime:

[Nmm]

Rezulta:

(neglijand momentul transmis instalatiilor auxiliare si anexe prin extremitatea din fata aarborelui cotit)

Mp. ic Mrez

1

i

z

M

Mm1 0.5M1

Mp1 M1

Mp5 M1 M2 M3 M4 M5

Mm5 M1 M2 M3 M4 M50.5

Mp4 M1 M2 M3 M4

Mm4 M1 M2 M3 M40.5

Mp3 M1 M2 M3

Mm3 M1 M2 0.5M3

Mp2 M1 M2

Mm2 M1 0.5M2

NmmMp0 0

Mmj

1

1

z

Mz

0.5M

5 1 720 2144( ) 1 432

4 1 720 3144( ) 1 288

3 1 720 1144( ) 1 576

2 1 720 4144( ) 1 144

720

5144

720720720

i144


68/79


69/79


70/79

Alegerea materialului:

Otel aliat ( STAS 880-80 ) : OLC 45, STAS 880 - 80

Date necesare calculului coeficientilor de siguranta

Rezistenta la rupere

Rezistenta la oboseala

Coeficinetul de sensibilitate al materialului:

pentru OLC

Coeficientul teoretic de concentrare

Orificiu de ulei cu

Raza de racordare

-->

-->

-->

-->

r 700...80 MP

MP

1 230...32 MP

0 1.51 480 MP a

1 0.24r 192 MP

MP

0 21 384 MP

1 q T 1 1.35

0.85 1.147p

dp

0.1

d0 0.1...0.33( ) df

d0 0.2df 7 m

1.10.5

1.20.25

1.50.125

1.75f

df0.0625

df 352...3

T 1.5

q 0.7

0 1.8...2( )1 190...220

1 320

r 800


71/79

Factorul de calitate a suprafetei

Pentru fusuri ecruisate

Pentru fusuri calite CIF

Factoru dimensional

Dimensionarea caracteristica ( pentru fusuri df, brate )

[mm]

Valori uzuale ( admisibile ) pentru coeficientii de siguranta:

Tip motor: palier ( c ) maneton ( c )

de automobil

3.Verificarea de rezistenta a arborelui cotit

3.1.Fusurile palier se verifica la oboseala numai la rasucire sub actiunea momentului Mp(), precizat

anterior, in sectiunile care concentratori de tensiuni: de racordare cu bratul cu raza p(SR) si a orificiului de

ulei de diametru d0( SU ).

Ultimul fus palier solicitat la rasucire de momentul motor rezultant Mrez:

21

0 1 0

3 0.8

0.

5 0.7

0.6

50 0.

wp

dp3

16

1dpi

dp

4

2 .2 8 1 04

Mk.max 1040. 12103

1.04 106

Nm

Mk.min 286.98 103

2.87 105

Nm

mm3

1.7...33...4

0.55

0.6100

0.75

0.7840

0.85

0.880.920 0.72

0.75

1.5

1.2...1.7

1.1...1.3


72/79


73/79


74/79

In sectiunea de ungere SU

o - unghiul de palare al orificiilor de ulei

Mi.max Zp.max

lp

2b

Fbr Fc b

2 6.787 10

5

Mi.min Zp.min

lp

2b

Fbr Fc

b

2 1.029 10

5

wi

wm

24.648 10

3 2

1

0 1 0.333

max

Mi.max

wi146.016

min

Mi.min

wi

22.148

max min

284.082

m

max min

261.934

c

1

m

2.633 acceptabil( )

wi

wm

24.648 10

3

21

0

1 0.333

Nm

NmMu.min 981252

Mu.max 810750

90

Nmm

Nmm


75/79

maxMu.max

wi

174.421

min

Mu.min

wi

211.102

max min

2192.762

m

max min

218.341

c1

m

1.421 acceptabil( )

s

dp

0.124

Mz.max 284899 b

dm

0.351

Mz.min 35475

L 1.

maxMz.max

wm

306.461 MP a

minMz.min

wm

38.16 MP a

v

max min

2172.31 MP

m

max min

2134.15 MP

c

1

v m

1.272 acceptabil( )

s 0.815Nmm

e 1.04Nmm

1.12

MPa

MPa

MPa

MPa


76/79

c) Coeficientul de siguranta in fiecare sectiune este:

In cazul ( ic - numarul de coturi ale arborelui cotit ) se poate lua in calcul, sumar, tensiunile

suplimentare poduse de vibratia torsionala considerand in locul c( atat fusurile palier cat

si la cele maneton )

- coeficient de amplificare dinamica

3.3. Bratele

Se verifica la oboseala atat la solocitari de rasucire cat si longitudinale in planul tangent la suprafatapalierului normal la planul cotului si cel de miscare, in punctul C de racordare cu fusul. Cand bratele suntidentice constructiv, solicitarea in C este aceeasi (se verifica un singur brat).

Este aleasa valoarea 0.2 pentru raport

c 1.27

c

c c

c2

c2

1.135 acceptabil( )

d 1 0.3 ic 2 1.9

cef

c

d1.326

d0

df

0.05...0.

MT Zpl b

2

b 14 .6

Mr Tpl b

2

h

b1. 5

h

b

br

h

b

br

1

0.23 4 0.28

0.24 8 0.302

0.28960.2391.75

1.5

0.26730.208

br 0.289

Nmm

Nmm

ic 5

ic 3

2.5 0.259 10 0.313


77/79


78/79

b) Coeficientul de siguranta la rasucire c

- coeficientul lui Saint - Venant

se aleg din datele prezentate la verificarea fusurilor ( h - dimensiunea de referinta )

( brate neprelucrate mecanic), sau

( brate prelucrate mecanic )

br

Tp.max 51597. N

Tp.min 6263.4 N

max

Tp.max lp b

2br h b2

1.109 10

3 MP

min

Tp.min lp b

2br h b2

134.676 MP

p h b 1.2

.refh b e s 0.585

0.7...0.

0.9...

1 0.72

v

max min

2622.061 MP

mmax min

2487.385 MP

s 0.5

e 0.75

b 0.8

h 1.5

.ref 1.3

br 0.2


79/79

c) Coeficientul total de siguranta

acceptabil( )

acceptabil( )ctot

cc

c2

c2

1.3

c.1

v m

1.65

Date post:	02-Jun-2018
Category:	Documents
Upload:	amg65r
View:	342 times
Download:	1 times

Proiect Ccmai Terminat-5 in Linie

Documents