Cap. 2 CALCULUL DINAMIC2.1.Alegerea tipului de mecanism biela-manivela Mecanismul biela-manivela este cu piston portant,singura solutie la dispunerea cilindrilor in linie sau in V cu biele alaturate.Adoptam mecanismul de tip axat,este cel mai simplu si la care seria Fourrier a fortelor de inertie ale maselor cu miscare de translatie aferente echipajului mobil al unui cilindru nu contine armonicele de ordin p impar,>1 (p=3,5,7,....).2.2.Calculul dimensiunilor principale ale mecanismului motor La MAS utilizam mecanisme cu biele scurte din urmatoarele motive:-se reduce inaltimea motorului (scade masa);-se reduce masa bielei;-scade solicitarea la flambaj;Particularitati ale MAS:-presiunile din cilindru sunt mai mici ca la MAC;-turatii ridicate (fortele de inertie trebuie limitate prin reducerea maselor);Se recomanda pentru MAS: 13.5: 0.286 Calculat anterior: Cursa pistonuluiS 87 :mm Alezajul cilindrului: D 64 : mm Rezulta:-raza manivelei: RS2: R 43.5 mm-lungimea bielei:LR: L 152 mm2.3. Stabilirea maselor pieselor in miscare ale mecanismului motor Folosim metoda predimensionarii pentru determinarea determinarea volumelor si maselor pieselor pe care apoi le comparam cu datele statistice.Densitatea aparenta a pistonului pentru MAS si =4 :p0.7 : kg/dm3mppD 102 ( ) 3 :-masa pistonului mp0.184 kg Determinarea masei grupului piston:mgp1.4mp :-masa grupului pistonmgp0.257 kgMasa raportata a bielei:mbr0.17 : g/mm2Masa bielei este:mbmbr 103 D24 : ;mb0.547 kgMasa aflata in miscare de translatie (mtr[kg]):mtrmgp0.275mb + : ; mtr0.407 kgValoarea lui mtrr cuprinsa intre (0,1--0,2) g/mm2:mtrrmtr 4000 D2 : ; mtrr0.127 g/mm22.4. Calculul fortelor si momentului care actioneaza asupra echipajului mobil al unui cilindru Folosind diagrama indicata a ciclului teoretic in coordonate p-V cu ajutorul unei constructii geometrice determinam variatia presiunii gazelor din cilindru in functie de unghiul de rotatie al arborelui cotit.Calculul fortelor si momentului motor indicat al unui cilindru M se face tabelar.F -forta in lungul axei cilindruluiFp -forta de presiune a gazelorFt -forta deinertie a maselor cu miscare de translatiePentru unghiul ar arborelui cotit: 0 : => p 0.8 :bar sipc1 : [bar]=0,1[MPa]Fpp pc( ) D 101 ( ) 24 :Fp6.434 daN si D [cm]n 4000 : rot/min ; n 30: ; 418.879 rad/sForta de inertie a partii din biela in miscare de rotatiemA0.725mb :;mA0.396 kgFAmA R 2 104 : ; FA302.62 daNCap.3.Calculul grupului piston3.1.Calculul si constructia segmentilor de compresieNumarul segmentilor: - de compresie 2 - de ungere 1 3.1.1.Alegerea semifabricatuluiAlegem urmatorul material Marca IKA ce are urmatoarele proprietati:Rezistenta la rupere a500 : MPaModul de elasticitateE 115000 :MPaCoeficient de dilatares12 106 : K1 3.1.2.Predimensionarea segmentilorModelul constructiv ales este:segment de sectiune dreptunghiulara cu muchiile tesite pe inaltime.a)Grosimea radiala 'a' se alege din tabelul 6.8.Pentru D=30....78 mm corespunde a=1.25...3.3.Valoarea aleasa:a 3.3 : mmValoarea lui pE de la punctul b)pE0.179 :Pentru D=60...140mmC 0.196 :k 1.742 :Pentru aceasta valoare impunem conditiile:ma f sa fie cat mai micLa procedeul de montaj Ghintburg,m 0.5 :m2 m E Da1 _,213 pE4 E DaDa1 _,3 11] :m292.007 MPafpE k 23Da1 _,21 11] :f158.093 MPab) Inaltimea h se alege din tabelul 6.8 h 2.5 : mmh10.2 : mmFt15.5 : NpE2 FtD h 2h1( ): pE0.231 MPa 3.1.3 Rostul de dilatare 3.141 :a) in stare libera:So3 3 C ( ) 4pEEDa1 _,3 D : ;So5.807 mm b) in functionare:S'=(0.0023....0.004)DS' 0.0035D :S' 0.224 mm c)in montajTs=500...545 K Ts510 :KTo298 :KTcil=(350...380) K;Tcil360 :Kcil=(11...12)*10^-6 ; cil11 106 :K^-1SS' D sTsTo( ) cil TcilTo( ) 1] +1 sTsTo( ) +:S 0.597 mm3.1.4 Jocurile segmentului in canal:h'=0.03...0.05 mm h' 0.03 : mma'=0.5...1mm a' 0.5 : mmDpc63.39 :mmDpc -diametrul capului de pistonRezulta dimensiunile canalului:Adancimea A a a' +62 Dpc2 : A 4.5 mm h 2.5 3.2.BoltulBoltul reprezinta elementul mecanic de legatura intre piston si biela3.2.1. Alegerea semifabricatuluiFolosim Otel aliat conform STAS 791-80 cu urmatoarele proprietati:40 Cr 10 Caracteristici mecanice: n=250...500 ales n300 :N/mm2 -1=360...380N/mm2 ales 1360 : N/mm2o570 : N/mm23.2.2.Predimensionarea boltului Raportul d/D=0.24...0.28ales d D 0.27 : d 17 mmRaportul =di/d=0.64...0.72 alesdiceil 0.69d ( ) : di12 mmBolt fix in bielaRaportul B/D=0.26...0.30alesB D 0.28 : B 18 mmRaportul l/D=0.88...0.93alesl D 0.91 : l 58 mmJocul j=1...2 mm alesj 1 : mm3.2.3.Calculul boltului Pistonul se va face din aliaj usor cu urmatoarelecaracteristici:Presiuni admisibile:pa=20...40 N/mm2 pb=25...50 N/mm2 maxno+ : max870 N/mm2 minno : min270 N/mm21 :Bolt cementat si lustruit=1.5...2.5 ales 1.5 : Bolt fixCadm=2...4 418.879 rad/sD 64 mm-diametrul alezajului; pmax6.944 : MPa 0.286 R 43.5 mm d 17 mmpc0.1 : MPa 0.67 :mp0.184 kg-masa pistonului mgp0.257 kg-masa grupului pistonului mboltmgpmp :mpsmgpmbolt :mps0.184 kgExpresia fortei maxime care actioneaza asupra boltului:F D24pmax 103 mps R 2 1 + ( ) :; F 20533.8 N3.2.3.1.Verificarea la contacta - lungimea de sprijin in umerii pistonului;b-lungimea de sprijin in piciorul bielei;al B 2: ;a 20 mmb B 2 j :;b 16 mmpaF2 a d : pa29.47 valorile pentru pa=20...40 N/mm2pbFb d : pb74.64 valorile pentru pb=25...50 N/mm2Diagrama a solicitarilorFig.1 3.2.3.2.Verificare de rezistenta a boltului a)Verificarea la forfecare -forta taietoare maxima se realizeaza in zona jocului dintre piciorul bielei si umerii pistonului (Fig1.c),iar efortul unitar maxim la periferia boltului in plan normal la axa pistonului.Aplicam formula lui Juravski:max0.85F 1 + 2+( )d21 4( ):; max155.111