7/30/2019 calculul si constructia AR
1/46
Tema proiectului:
Sa se efectueze calculul termic si organologic pentru un M.A.S cu 4cilindri in linie in 4 timpi cu aspiratie normala racit cu lichid destinattractiunii rutiere si avand:
n 6000rot
min
Pe 33 kw
D 70 mm
S 62 mm
9.4 unde, n- turatia motoruluiPe - puterea motorului
D - diametrul cilindruluiS - cursa pistonului
- raportul de comprimare
1.Parametrii geometrici ai motorului
[l] - cilindreea unitaraVs
D2
4S 10
6( )
Vs 0.239 [l]
Vt 4 Vs [l]
Vt 0.954 [l ] -ci lindreea totala
7/30/2019 calculul si constructia AR
2/46
Vca
Vs
1( ) - volum camera de ardere [l]
Vca 0.028 [l]
Va Vca Vs
Va 0.267 -volum total [l]
Va
V
ca
9.4
pmS n
3010
3( ) m/s -viteza medie a pistonului
2.Calculul termic
p0 1 [bar] -presiunea normala
T0 298 [k] -temperatura normala
pr 1.15 p0 -presiunea gazelor reziduale
pr 1.15 [bar]
Tr 1000 [k] -temperatura gazelor reziduale
r 0.06 -coeficientul gazelor reziduale
pa 0.15 p0 0.15 [bar]
T 10 [k]
Admisie:
pa p0 pa Ta
T0 T rTr
1 r [k]
7/30/2019 calculul si constructia AR
3/46
Comprimare:
nc 1.35 -coeficient politropic pentrucomprimarepc pa
nc
pc 17.504 [bar] - presiunea la sfarsitul comprimarii
Tc Ta nc 1
Tc 760.566 [k] - temperatura la sfarsitul comprimarii
Ardere:
Ipoteze fundamentale de calcul:- capacitatile calorice specifice depind numai de timp- arderea se desfasoara dupa evolutii simple
(izobare,izocore,izoterme)- pentru M.A.S - izocor- compozitia fluidului motor la sfarsitul arderii depinde de
coeficientulde exces de aer ""
-pentru >=1 produsele de aer sunt: - CO2
- H20-O2-N2
- -pentru
7/30/2019 calculul si constructia AR
4/46
M1 - nr de kmoli de amestec proaspat ce participa la reactie
M1 L01
MT
M1 0.491 [kmol/kg comb]
M2 - nr de kmoli de produse rezultate din ardere
k 0.45
M
CO2
C
12
21
1 k
0.21 L0
0.064
MH2OH
22 k
1
1 k 0.21 L0 0.068
MN2 0.79 L0 0.381
MCO 21
1 k 0.21 L0 0.007
MH2 2 k1
1 k 0.21 L0 0.003 MO2 0.21 L0 1( ) 0.005
M2C
12
H
2 0.79 L0
M2 0.523 [kmol/kg comb]
Coeficientul variatiei molare a amestecului proaspat, 0
0
M2
M1
1.066
Coeficientul variatiei molare a amestecului real, R
r - coeficientul gazelor rezidualeR
0 r
1 r1.062
r 0.06
7/30/2019 calculul si constructia AR
5/46
Caldura molara medie la volum constant a amestecului de lucruinainte de ardere
de la T0=298 pana la Tc
mCv'( ) 4.7 0.6 Tc 103( )
5.156
Caldura molara medie la volum constant a produselor de ardere- de la T0=298 pana la Tz
Tz 2500 [k]
mCvCO2
9.2 0.8 103( )
Tz
11.2
mCvH2O 5.7 1.2 103( )
Tz 8.7
mCvH2 4.4 0.5 103( )
Tz 5.65
mCvN2 5.1 0.4 103( )
Tz 6.1
mCvCO 5 0.5 103( )
Tz 6.25
mCv''( )1
M2
MCO2 mCvCO2 MH2O mCvH2O MH2 mCvH2 MN2 mCvN2 MCO mCvCO
7.058
Caldura molara medie la presiune constanta a produselor de ardere
mCp'' 1.985 mCv'' 9.043 kcal/kmol.K
Se defineste coeficientul de utilizare a caldurii pentru perioadaarderii, z, ca raportul dintre cantitatea de caldura folosita pentru
cresterea energiei interne a fluidului si efectuarea de lucru mecanic inperioada de la inceputul arderii si pana la sfarsitul ei in punctul z, siputerea calorifica inferioara combustibilului
adopt
z 0.85
7/30/2019 calculul si constructia AR
6/46
Calculul puterii calorice superioare combustibilului
Hs 8100 C 30000 H 11177.4 [kcal/kg comb]
Calculul temperaturii Tz la sfarsitul arderii
Tz
z
Hi 28560 1 ( ) L0
L01
MT
1 r
mCv' Tc 298
R
mCv''298
Tz 2747.439 [k]
Calculul presiunii pz la sfarsitul arderii
R
Tz
Tc
pz pc raportul de crestere a presiunii
3.836
pz 67.153 [bar]
7/30/2019 calculul si constructia AR
7/46
Calculul procesului de destindere
-este evaluata printr-o evolutie politropica, cu exponent politropic, notat md
adopt md 1.25
Relatia de calcul pentru presiunea si temperatura la sfarsitul curseide destindere
Td
Tz
md 1pd
p
z
md
pd 4.08 [bar] Td 1569.084 [k]
Cunoscand presiunea si temperatura gazelor la sfarsitul cursei dedestindere ,pd si Td se poate verifica temperatura gazelor reziduale. Se
admite ca destinderea de la presiunea pd la presiunea preste o evolutie
politropica cu exponentul constant 1.5. Se obtine:
Tra Tr 1000 [k] - temperatura gazelor reziduale adoptate
Tr
Td
3pd
pr
Trc Tr 1028.791 [k] - temperatura gazelor reziduale
calculate
TTrc Tra
Trc
100
T 2.798 %
7/30/2019 calculul si constructia AR
8/46
Trasarea diagramei indicate
Diagrama indicata a motorului cu ardere interna se construieste pebaza calculului proceselor de lucru. Se traseaza mai intai diagramnerotunjita, apoi se rotunjeste in raport cu cotele de reglaj ce se adopta.Trasarea se face in coordinate p V. Se allege o scara a presiunilor si oscara a volumelor.
In ceea ce priveste politropele de destindere si comprimare,deoarece in abscisa apare si cursa pistonului, se traseaza variatiapresiunilor in functie de cursa pistonului
grad
180
180 190 540
' 0.25
S 62
x ( ) S1 cos grad( )
2
'
4
'
4cos grad( ) cos grad( )( )
pcx - presiunea corespunzatoare deplasarii x a pistonului in timpul curseide comprimarepdx - presiunea corespunzatoare deplasarii x a pistonului in timpul cursede destinderePa - presiunea la sfarsitul cursei de admisiePz - presiunea teoretica la sfarsitul procesului de ardereX - cursa pistonului, masurata din P.M.I - unghiul de rotatie al arborelui cotit, considerat zero la inceputul ciclulmotor.' - raportul dintre lungimea bielei si lungimea bratului arborelui cotit
s - inaltimea cilindrului de diametru D (alezajul) si acelasi volum cu camede ardereIn timpul unui ciclu de functionare, arborele cotit efectueaza doua rotatiicomplete, deci unghiul variaza intre 0 si 720 grade.
mc nc sS
17.381 k1 pa S s( )
mc 260.072
k2 pz smd
816.969
7/30/2019 calculul si constructia AR
9/46
1 180 190 360
pcx 1 k1x 1 s
mc
2 360 370 540
pdx 2 k2
x 2 s md
V ( ) Vca x ( ) D
2
4
10
6( )
3 0 10 180
pa1 3 pa
4 540 550 720
pc 17.504 pz 67.153
b 17.504 18 pz
z b( ) Vca
xr 4 0.16
7/30/2019 calculul si constructia AR
10/46
00.0150.030.0450.060.0750.090.1050.120.1350.150.1650.180.1950.210.2250.240.2550.270.2850.30
3.5
7
10.5
14
17.5
21
24.5
28
31.5
35
38.5
42
45.5
49
52.5
56
59.5
63
66.5
70
pa1 3
pcx 1
pdx 2
V 3 V 1 V 2
7/30/2019 calculul si constructia AR
11/46
Calculul parametrilor indicati si efectivi
pi - presiunea medie indicata pe ciclul pind 1.25
p'i
pc
1
nd 11
1
nd 1
1
nc 11
1
nc 1
[bar]
p'i 10.479
0 0.8
pi 0 pa pr 0.24r- coeficient de rotunjire
adopt
r 0.95
pi rp'i pi
pi 9.715 bar
Puterea indicata Ni
4 numarul de timpiNi
pi Vt n
225
Ni 61.814 [cp]
Randamentul indicat i
Li 14230 calculat din grafic
Hi
43500
i
Li
Hi
i 0.327
7/30/2019 calculul si constructia AR
12/46
Consumul specific indicat gi R 29.27
0
p0
R T0
104
ma 28.95v 0.9
Log ma L0
gi 270000 v
Log pi
gi 205.522 [g/CP h]
Presiunea medie efectiva pe`este o presiune conventionala, constanta
ca marime care actionand asupra pistonului, in timpul cursei de detentaar produce un lucru mecanic egal cu lucrul mecanic efectiv al motorului
m 0.9 randamentul mecanic
pe m pi
pe 8.743 [bar]
Puterea efectiva Ne,este puterea transmisa de arborele motorconsumatorului
Ne
Vt pe n
900
Ne 55.632 [CP]
Consumul specific efectiv ge
ge
gi
m
ge 228.357 [g/CP h]
7/30/2019 calculul si constructia AR
13/46
Consumul orar de combustibil Gt
Gt
Ne ge
1000
Gt 12.704 [kg/h]
Puterea litrica Nl
Nl
Ne
Vt
Nl 58.289 [CP/l]
7/30/2019 calculul si constructia AR
14/46
Trasarea caracteristici i de turatie la sarcina totala
Caracteristica de turatie la sarcina totala delimiteaza toateregimurile posibile de exploatare ale motorului, si este necesara pentruefectuarea calculelor de tractiune si pentru estimarea performantelordinamice ale unui autovehicul aflat in stadiul de proiectare.
Caracteristica de turatie la sarcina totala reprezinta dependentain functie de turatie a puterii efective Pe momentului motor efectiv M.e,
consumului specific efectiv de combustibil ge si a consumului orar de
combustibil Ch in conditiile mentinerii in pozitia deschiderii maxime a
clapetei de acceleratie (la MAS), sau a organului de reglaj al debituluiciclic de combustibil (la MAC).
Pentru trasarea acestor variatii, se pot utiliza urmatoarele relatiiempirice:
nx 1000 1100 6600 a1 1 a2 1
Pex nx Pe a1nx
n a2
nx
n
2
nx
n
3
Mex nx 3 10
4 Pex nx
nx
gex nx ge 1.2 1.2nx
n
nx
n
2
Chx nx Pex nx gex nx
1000
7/30/2019 calculul si constructia AR
15/46
nx
1000
1100
1200
1300
1400
1500
1600
1700
1800
1900
2000
2100
2200
2300
2400
...
Pex nx 6.264
6.956
7.656
8.364
9.077
9.797
10.521
11.249
11.979
12.711
13.444
14.178
14.91
15.64
16.368
...
Mex nx 59.816
60.385
60.925
61.435
61.917
62.369
62.792
63.186
63.551
63.886
64.192
64.47
64.718
64.937
65.126
...
gex nx 234.7
231.465
228.357
225.376
222.521
219.794
217.193
214.719
212.372
210.152
208.059
206.092
204.253
202.54
200.954
...
Chx nx 1.47
1.61
1.748
1.885
2.02
2.153
2.285
2.415
2.544
2.671
2.797
2.922
3.045
3.168
3.289
...
7/30/2019 calculul si constructia AR
16/46
0 2 103
4 103
6 103
0
10
20
30
Pex nx
Mex nx 2.62
gex nx 20
Chx nx 3
nx
7/30/2019 calculul si constructia AR
17/46
Dimensionarea pistonului
D 70 [mm]
6.3 [mm]
L 70 [mm]
Hc 37 [mm]
Lm 49 [mm]
du 28 [mm]
B 24.5 [mm]
s 4.9 [mm]
a 2.94 [mm]
a 0.8 [mm]
Di 52.72 [mm]
H1 5.6 [mm]
h 2 [mm]H2 2.8 [mm]
d 17.5 [mm]
di 45.5 [mm]
l 59.5 [mm]
7/30/2019 calculul si constructia AR
18/46
Verificarea pistonului la solicitari
Verificarea capului pistonului la solicitari termice
Ri 0.5 Di
Ri 26.36 [mm]
q - densitatea fluxului total de caldura
0.05 piston racit mediu
i 4 -cilindri
Hi 43929.5 [kJ/kg]
ge 300 [g/kWh]
q10
6 Pe Hi ge
i Ri2
3.6 103
q 691764.518 [W/m2]
qr 0.6 q
qr 415058.711
qa q qr
qa 276705.807
A. Pistonul neracit
155 -conductivitatea terminca a
materialuluiTr 103
qrRi2
4
Tr 73.836 [K]
B.Pistonul racit mediu
Ta 103
qa
Ta 11.247 [K]
7/30/2019 calculul si constructia AR
19/46
Calculul eforturilor unitare termice pentru capul pistonuluisimplu rezemat
A.Varianta pistonului neracit
Eforturile unitare termice pe directie radiala, rsi pe directie
tangentiala t , nu se modifica pe directie axiala si se calculeaza:
p 21 106
- Coeficient de dilatare la 293-473 K
E 7.5 104
- modulul de elasticitate
rS
231 [mm]
r
p E
4 Tr 1
r2
Ri2
r 11.136 MPa
t
p E
4Tr 3
r2
Ri2
1
t 91.554 MPa
B.Varianta pistonului racit mediu
- apar eforturi termice si in directie axiala
- coeficientul contractiei transversale al materialului capulpistonului
0.35
rz
p E
2 1 ( )Ta
rz 13.626 MPa
tz
p E
2 1 ( )Ta
tz 13.626 MPa
rs r rz 2.49 MPa
ts t tz 105.179 MPa
7/30/2019 calculul si constructia AR
20/46
C.Varianta racirii intense
- eforturile unitare nu se modifica in directie radiala, intrucat Tr= 0
ra
p E
2 1 ( )Ta 13.626
ta
p E
2 1 ( )Ta 13.626 MPa
Calculul eforturilor unitare termice pentru capul pistonuluiincastrat
A.Varianta pistonului neracit
RD
235 mm
k R Ri
R2
R
i
2
R2
Ri2
1.675
pp E Tr
2 1 k( )
p 25.013 [MPa]
ri r p
ri 36.149 MPa
ti t p
ti 116.566 MPa
7/30/2019 calculul si constructia AR
21/46
B.Varianta racirii medii
Fibra exterioara Fibra interioara
rz
p E
2Ta 8.857 MParz
p E
2 Ta 8.857 MPa
ts ti tz 130.192 MPars ri rz 27.292 MPa
Fibra exterioara Fibra interioara
rz
p
E
2 1 ( )Ta 13.626 MPatz
p E2 1 ( )
Ta 13.626 MPa
rs ri rz 49.774 ts ti tz 102.94 MPaMPa
C. Varianta racirii intense
- pe fibra exterioara
ra 0.75p E
1 Ta 20.439 MPa
ta ra 20.439 MPa
-pe fibra interioara
ra 0.25p E
1 Ta 6.813 MPa
ta ra 6.813 MPa
7/30/2019 calculul si constructia AR
22/46
Calculul efortului unitar rezultant
2.7 - masa specifica a materialului capului
jmax R n
30
2
1 '( ) 103
jmax 17271.808 [m/s2] - acceleratia maxima a pistonului
jz jmax 500 16771.808 [m/s2] - acceleratia pistonului in
momentul atingerii presiunii
maxime
1 6.3 [mm] - grosimea capului pistonului in centru
5.6 [mm] - grosimea capului pistonului la periferia sa
Relatii de calcul
r1max Tr
p E 3 k( )
4 1 k( )
p E
2Ta
3 1 ( ) Ri2
8 2
pa
10
p0
10
r1max 59.479
r1min Tr
p E 3 k( )
4 1 k( )
p E
2
Ta3 1 ( ) Ri
2
8 2
pz
10
p0
10
r1min 133.947
r2max Tr
p E 3 k( )
4 1 k( )
p E
2Ta
3 1 ( ) Ri2
8 2
pz
10
p0
10
r2max 25.775
7/30/2019 calculul si constructia AR
23/46
r2min Trp E 3 k( )
4 1 k( )
p E
2Ta
3 1 ( ) Ri2
8 2
pa
10
p0
10
r2min 48.693
r3max Tr
p E
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pz
10
p0
10 1 jz 10
r3max 66.553
r3min Tr
p E
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pa
10
p0
10 1 jmax 1
r3min 43.77
r4max Tr
p E
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pa
10
p0
10 1 jmax
r4max 6.255
r4min Tr
p E
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pz
10
p0
10 1 jz 10
r4min 116.578
t3max Tr
p E k ( )
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pz
10
p0
10 1 jz 1
t3max 56.324
t3min Tr
p E k ( )
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pa
10
p0
10 1 jma
t3min 17.711
7/30/2019 calculul si constructia AR
24/46
t4max Tr
p E k ( )
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4 2
pa
10
p0
10 1 jm
t4max 48.555
t4min Tr
p E k ( )
2 1 k( )
p E
2 1 ( )Ta
3Ri2
4
2
pz
10
p0
10 1 jz
t4min 9.942
7/30/2019 calculul si constructia AR
25/46
Adoptare material pentru piston
Marca aliajului: - eutectic
c 200 MPa - limita de curgere
1 100 MPa - rezistenta la oboseala la incovoiere,ciclualternant simetric
0 180 MPa - rezistenta la oboseala la incovoiere,ciclu pulsant
2 1 0
0 1 - coeficient de concentrare
a tensiunilor
0.111 1 - coeficient dimensional
0.9 - coeficient de calitatea suprafetelorz
1
c
11
c
z 0.778
v - amplitudinea eforturilor
m - efortul mediu
v1
r1max r1min
2
37.234 MPa
m1
r1max r1min
296.713 MPa
v1
m10.385 < z
c - coeficient de siguranta
c1
c
v1
m1
c1 6.531
7/30/2019 calculul si constructia AR
26/46
v2
r2max r2min
237.234 MPa
m2r2max r2min
211.459 MPa
v2
m23.249
c2
c
v2 m2
c2 4.988
v3
r3max r3min
255.161 MPa
m3
r3max r3min
211.391 MPa
v3
m3
4.842
c3
c
v3 m3
c3 3.197
7/30/2019 calculul si constructia AR
27/46
v4
r4max r4min
255.161 MPa
m4r4max r4min
261.417 MPa
v4
m40.898
c4
c
v4 m4
c4 3.672
v5
t3max t3min
219.306 MPa
m5
t3max t3min
237.018 MPa
v5
m50.522
c5
c
v5 m5
c5 7.823
7/30/2019 calculul si constructia AR
28/46
v6
t4max t4min
219.306 MPa
m6
t4max
t4min
229.249 MPa
v6
m6
0.66
c6
c
v6 m6
c6 8.097
7/30/2019 calculul si constructia AR
29/46
Verificarea regiunii port-segmenti
Solicitarile periculoase apar in primul umar de segment si insectiunea transversal prin capul pistonului, la nivelul canalului pentrusegmental de ungere, unde se evidentiaza zona slabita din cauza gaurilosau taieturilor practicate contra pompajului, sau pentru impiedicareaconductiei caldurii catre manta
Eforturile unitare maxime de incovoiere si forfecare se determina crelatiile:
umax
2.7pz
10 D a a( ) a a( )
2
D 2 a 2 a( ) H2
2
umax 34.284 [MPa]
umax
0.9pz
10 D a a( ) a a( )
D 2 a 2 a( ) H2
umax 8.556 [MPa]
rez umax2
4 umax2
rez 29.708
unde: D - alezajul cilindrului [mm], iar a [mm], a [mm], H2 [mm];a - grosimea radial a primului segment
a - jocul radial dintre segment si canalH2 - inaltimea primului umar de segment
Coeficientul de siguranta la oboseala pentru incovoiere
c
2 1
umax
c 4.773
7/30/2019 calculul si constructia AR
30/46
Verificarea sectiunii transversale prin
canalu l segmentu lui de ungere
In sectiune transversal prin canalul segmentului de ungere se
dezvolta eforturi unitare mecanice periculoase, datorita micsorariisuprafetei, in urma prevederilor gaurilor care diminueaza pompajul uleiuluisau fantei pentru intreruperea fluxului de caldura spre mantaua pistonului.
Aceasta sectiune este solicitata variabil dupa un ciclu asimetric lacare valorile maxime si minime ale eforturilor unitare de comprimaretractiune se determina cu relatiile:
Vcp 42198.1 mm3
- volumul capului pistonului
Mcp Vcp
103
113.935 gdg 2 - diametrul gaurii
- masa capului pistonului
Acp
Di 2 s 2
4
Di2
4 4 s dg 847.791 mm
2
- aria capului pistonului
cmax
pz p0 10
D2
4 Mcp 103
jz
4 Acp27.775
cmin
pa p0 10
D2
4 Mcp 103
jmax
4 Acp2.389
v
cmax cmin
215.082
m
cmax cmin
212.693
7/30/2019 calculul si constructia AR
31/46
ycmin
cmax
0.086
v
m
1.188
1c
11
c
0.778 fals
7/30/2019 calculul si constructia AR
32/46
Verificarea umerilor pistonului
Umerii pistonului sunt solicitati variabil la incovoiere dupa un ciclu
alternant. In cazul in care se folosesc aliaje usoare, in umeri pot aparea sieforturi unitare de fretaj la rece, situatie in care pistonul trebuie incalzitinaintea montarii boltului
Presiunea conventional maxima ce se dezvolta in umeri prinapasarea boltului nu trebuie sa depaseasca anumite valori, pentru careuzurile devin inacceptabile
Se considera ca forta din bolt se distribuie uniform pe lungimeaumerilor pistonului, Eforturile unitare maxime si minime de incastrare secalculeaza cu relatiile
Ms 37.14
10000.1 [kg] - masa segmentilor
Mp
Mcp
10002 Ms 0.314 [kg]
xd
du
- masa pistonului echipat cu segmenti
pumax
pz p0
10
D2
4 jz Mp
4 d l B( )41.192 [MPa]
imax
pz p0 10
D2
4 jz Mp
Di B
2
du3
1 x4
l B( )30.15 [MPa]
[MPa]
imin
pa p0 10
D2
4 jmax Mp
Di B
2
du3
1 x4
l B( )8.2
7/30/2019 calculul si constructia AR
33/46
v
imax imin
219.175 [MPa]
m
imax imin
210.975 [MPa]
- coeficientul de asimetriey
imin
imax
v
m1.747 z 0.778
c1
v m
4.439
Tu 150 [K] b 20.5 106
EB 12.5 104
B 0.25 B pTb
135 [K]
c 0.002 d 0.035 -jocul diametral intre bolt si umerila cald
r
c d p Tu b Tb 1 p Tu
r 0.028 -jocul diametral intre bolt si umeri la rece
pf - presinea de fretaj Dr
c d p Tu B Tb 1 p Tu
0.029
7/30/2019 calculul si constructia AR
34/46
pf
Dr
d
du2
d2
du2 d2
E
d2
di2
d2 di2
B
EB
38.287 MPa
fe pf2 d
2
du2
d2
49.086 [MPa] - efort unitar de fretaj pe fibra
exterioara
- efort unitar de fretaj pe fibrainterioarafi pf
d
u
2d
2
du2
d2
87.372 [MPa]
T0 18 273 [K] - temperatura mediului ambiant
Tm >= T0
r
d r p 367.906 [K]
7/30/2019 calculul si constructia AR
35/46
Boltul
Boltul este unul dintre organelle cele mai solicitate si mai
supuse uzurii, trebuie sa indeplineasca conditia de a avea o masa catmai mica posibila. Boltul suporta forte atat de marime variabila cat side sens alternativ.
Schema de incercare a boltului tinand cont de faptul ca in timpfunctionarii boltul este flotant atat in biela cat si in bosaje. Se conside
boltul ca o grinda simetrica rezemata la mijloc pe care sarcina sedistribuie uniform, in bosaje de asemenea sarcina se distribuie unifor
si liniar.Intrucat pe parcursul functionarii, boltul executa o rotatie
complete astfel incat un pct de pe suprafata exterioara va fi initial deforta maxima, cand se afla spre camera de ardere si de aceeasi fortcand se afla in partea de jos, eforturile fiind in acest caz egale dar d
semne contrare.
Mpe Mp 0.314 b B 28 mm
j 2 mm
al b 2 j( )
212 mm
Fmax
pz p0 10
D2
4 Mpe jz 20184.049 N
Fmin
pa p0 10
D2
4 Mpe jmax 5489.553 N
- presiunea dintre bolt si bosaj, pa
pa
Fmax
d 2 a 48.057 MPa
7/30/2019 calculul si constructia AR
36/46
- presiunea dintre bolt si bucsa bielei, pb
dbe d 17.5 mm
dbi 0.65 dbe 11.375 mm
pb
Fmax
d dbe65.907 MPa
dbmin
Fmax
2 a b
1
pa
1
pb
13.966 mm
Calculul de verificare la incovoiere
dbi 11.375 mm a 12 mm
dbi
d0.65
d 17.5 mmd 17.5 mm
b 28 mmj 2 mm
w
32
d4
dbi4
d4
0.081
imax
16 Fmax1
2
2
3a b
4
d3
1 4
338.554
Mimax w imax 27.304
1 370 MPa 40Cr10 - materialul adoptat
1
1
2
min imax 338.554
v min 338.554
7/30/2019 calculul si constructia AR
37/46
c
1
v
2.186
0.85 Fmax 1
2
d2
1 4
141.332
Presiunea conventionala maxima
p
m
Fmax
Lm D 10
0.588 MPa
Profilarea mantalei dupa date statistice
O metoda de profilare a mantalei la rece care ar permite obtinerea formei perfect
cilindrice la cald poate fi aplicata pentru pistoanele motoarelor usoare.
Conform acestei metode, capul si mantaua pistonului au forma cilindrica la cald,
aproximativ tronconica la rece. La pistoanele motoarelor usoare se introduce si o
corectie a formei mantalei in plan transversal, in sensul ca se construieste ovala la
rece, cu axa mare in planul de oscilatie al bielei, unde se dezvolta deformatiile
mecanice si dilatarile cele mai mici.
Se adopta jocul diametral la cald fata de cilindru in zona mantalei M [mm] si i
regiunea capului C
M 0.001 D 0.07
Cp 0.008 D 0.56
Se admite ca diferenta de temperatura la care se incalzeste cilindrul, T
c, la regim nominal, este cuprinsa intre limitele:
Tc 110 K
Diferentele de temperatura la care se incalzesc planul superior al capului pistonului,Tcp1,inceputul mantalei,Tm1,si baza mantalei ,Tm2
7/30/2019 calculul si constructia AR
38/46
TCp1 200 c 11.5 106
Tm1 140 p 2.1 10 5
Tm2 100 Hcp H1 H H2 H H2
x4 H1 H H2 Hx1 H1
x2 H1 H x5 Hcp
x3 H1 H H2
Dcp1
D 1 c Tc Cp
1 p TCp1
TCp1 Tm1
Hcp
x1
69.28
Dcp2
D 1 c Tc Cp
1 p
TCp1
TCp1 Tm1
Hcp
x2
69.281
Dcp3
D 1 c Tc Cp
1 p TCp1
TCp1 Tm1
Hcp
x3
69.302
Dcp4
D 1 c Tc Cp
1 p TCp1
TCp1 Tm1
Hcp
x4
69.304
Dcp5
D 1 c Tc Cp
1 p TCp1
TCp1 Tm1
Hcp
x5
69.325
7/30/2019 calculul si constructia AR
39/46
yLm
10
2 Lm
10 Lm
Dm y( )D 1 c Tc M
1 p Tm1
Tm1 Tm2
Lm
y
Dm y( )
69.819
69.825
69.831
69.837
69.843
69.848
69.854
69.86
69.866
69.872
D Dm y( )
0.181
0.175
0.169
0.163
0.157
0.152
0.146
0.14
0.134
0.128
7/30/2019 calculul si constructia AR
40/46
7/30/2019 calculul si constructia AR
41/46
i
i
ra
7/30/2019 calculul si constructia AR
42/46
7/30/2019 calculul si constructia AR
43/46
1 jmax 106
1 jz 106
1 jz 106
7/30/2019 calculul si constructia AR
44/46
1 jmax 106
6
06
106
6
06
106
7/30/2019 calculul si constructia AR
45/46
x 106
106
7/30/2019 calculul si constructia AR
46/46
ula
o