1.proiect biela
Post on 04-Jun-2018
260 Views
Preview:
TRANSCRIPT
-
8/13/2019 1.Proiect biela
1/24
Cap.6 Biela
Biela transmite forta de presiune a gazelor F p si forta de inertie a grupului piston F gpla arborele cotit. Impreuna cu arborele cotit, biela transforma miscarea de translatiealternativa in miscare de rotatie.
Componentele bielei sunt: piciorul, ce serveste la articularea cu pistonul, capul, princare se asambleaza cu arborele cotit si corpul, constituind zona centrala. Capul are ozona separabila, numita capac, care permite prinderea cu suruburi pe fusul maneton alarborelui cotit .
Ca material pentru biele se alege oteul aliat 41CrNi12, cu urmatoarele proprietati:
- rezistenta la rupere prin tractiune rt 1100
MPa;- limita de curgere r 850 MPa;
- lungirea procentuala A1 12 %.
Semifabricatul se elaboreaza prin deformare la cald, dintr-o bucata si este
supus tratamentelor de normalizare, calire si revenire. Capacul este separat intimpul prelucrarii mecanice sau dupa aceea, prin rupere. Pentru a asigura formariguros cilindrica a orificiului din capul bielei - ovalitate maxima 8 m - acest orificiuse prelucreaza dupa prinderea capacului in pozitia de montaj. De multe ori, corpulbielei pastreaza dimensiunile si calitatea suprafetelor semifabricatului.
La bielele greu solicitate, corpul se prelucreaza prin lustruire, pentru marirearezistentei la oboseala. In acelasi scop se poate recurge la cementare, nitrurare .
-
8/13/2019 1.Proiect biela
2/24
Pentru orificiul din picior se admite ovalitatea maxima de 5..10 m. Abatereade la coplaneitatea si paralelismul axelor piciorului si capului 0.03..0.06 mm,toleranta pentru lungimea bielei -0.05..0.01 mm, rugozitatea alezajelor 1.6 minainte de presarea bucsei in picior si 0.8 m dupa prelucrarea definitiva a
acesteia, respectiv 1.6..3.2 m pentru cap inainte de montarea cuzinetilor;rugozitatea suprafetelor frontale ale piciorului si capului 3.2 m.
La cuzinetii bielei, carcasa se construieste din otel moale, de exemplu OLC08. Pe carcasa, stratul antifrictiune se aplica de obicei prin turnare de precizie.
Dimensionare
Piciorul bielei
La motoarele rapide, piciorul bielei este rigid de forma:
Tinand cont de diametrul exterior al boltului d 25.76 mm, rezultacotele:
diametrul interior al piciorului bielei d ib 1.18 d 30.397 mm
diametrul exterior al piciorului bielei d e 1.56 d 40.186 mm
inaltimea (grosimea) piciorului h p 0.19 d 4.894 mm
grosimea bucsei din picior h b 0.09 d 2.318 mm
Conditii de indeplinit: d ib= d+2*h b si d e = d ib+2*h p ; sunt atinse.
-
8/13/2019 1.Proiect biela
3/24
Corpul + capul bielei
Dimensiunile din figura de mai sus sunt:inaltimea I-ului, cu dimensiuni diferite la cap si la picior, astfel:
- la picior zona m-m: H p 0.56 d e 22.504 mm
- la cap: Ht 1.3 H p 29.255 mm
- in zona de mijloc: HMH p Ht
225.88 mm
B p1 0.167 H p 3.758 mm; L p1 B p1 3.758 mm; Bl 0.167 H 0.284 mm
L p2 0.667 H p 15.01 mm; L2 0.667 H 1.134
B p 0.75 H p 16.878 mm ; L1 Bl 0.284
Capul bielei:
d m 0.62 D 57.04 mm; hcuzinet 2 mm
diametrul interior al capului bielei d ci d m 2 h cuzinet 61.04 mm
R 46 mm
LxR
138.014 mm
Ly Lx
d ib
2
d ci
2 92.295 mm
diametrul exterior al capului bielei (cu j 2 mm): d ce D j 90 mm
p6
radiani
raza de racordare a piciorului de corp
d e
2cos p
H p
2
1 cos p 45.896
distanta de unde se incepe racordarea x d e
2
sin p 32.994
cap5
18
raza de racordare a capului de corp c
d ce
2 cos cap Ht
2
1 cos cap 40.026
distanta de unde se incepe racordarea xc cd ce
2
sin cap 65.134
-
8/13/2019 1.Proiect biela
4/24
Dimensiuni din figura X:
lungimea manetonului lm 0.6 d m 34.224 mm
lungimea capului lt lm 34.224 mm
d surub 10.093 - calculat mai in fata
distanta dintre axele suruburilor capaculuilv d ci d surub 3 74.133
6.2 Verifi carea la rezistenta
Verificarea pici orulu i
Tensiunile produse de forta de inertie: (din calculele precedente mgp 0.607377 kg)
Fipmgp R
2 1 ( )
10001.236 10
4 N
Pentru inceput se alege unghiul de racordare a piciorului de corp. Acesta trebuie alesastfel incat sectiunea periculoasa sa fie incadrata intr-o zona cu grosime cat mai mare si sadea un aspect cat mai zvelt al bielei. S-a constatat ca domeniul de valori optime pentruaceasta raza de racordare este: r =(110..125) grade.
Se alege r 115 radiani.
Reactiunea No si Mo din sectiunea A-A a planului de simetrie al piciorului bielei suntdate de relatiile:
r epd e
220.093 mm
r ipd
212.88 mm
h' p r ep r ip 7.213 mm
r mbr ip r ep
216.486 mm
N0 Fip 5720 8 r 10 4 5.932 10
3 N
M0 Fip r mb 3.3 r 297 10 4 1.681 10
3 Nm
Momentul M c si forta normala N c in sectiunea C-C a piciorului bielei se determina curelatiile pentru grinzi curbe:
-
8/13/2019 1.Proiect biela
5/24
M c M 0 N0 r mb 1 cos r Fip r mb
2sin r cos r 1.837 10
3
N c N0 cos r Fip2
sin r cos r 5.922 10 3
modulul de elasticitate al materialului bielei E biela 2.1 105 N/mm 2
momentul de inertie polar al sectiunii piciorului I pbiela b h' p
3
12863.057
modulu de elasticitate al materialului bucsei E bucsa 11.5 104 N/mm 2
Se considera parametrii:
O parte din reactiune si o parte din moment sunt preluate de bucsa, iar cealalta partede picior:
k N 1
k M 1
Astfel: Np c k N N c 5.922 10
3
Mp c k M M c 1.837 103
Tensiunile in fibrele interioara si exterioara produse de forta care intinde piciorulbielei sunt:
ie c 2 M c6 r mb h' p
h' p 2 r mb h' p Np c
1
b h' p 36.505 [MPa]
ii c 2 M c6 r mb h' p
h' p 2 r mb h' p Np c
1
b h' p 20.64 [MPa]
-
8/13/2019 1.Proiect biela
6/24
Pentru a stabili zona de incastrare se procedeaza astfel:
Se dau valori pentru unghiul :
0
3
6
9
12
15
18
2
grade radiani rad
180
0
0.052
0.105
0.157
0.209
0.262
0.314
0.035
h p r ep cos rad r ip 2
r ep 2
sin rad 2
7.213
7.252
7.373
7.576
7.869
8.26
8.762
7.23
Se calculeaza grosimea piciorului pentru fiecare unghi:
c r
115
118
121
124
127
130
133
117
-
8/13/2019 1.Proiect biela
7/24
M c M 0 N0 r mb 1 cos c Fip r mb
2sin c cos c
1.837 103
2.003 105
2.471 103
2.005 105
1.341 103
1.927 105
1.297 104
1.668 105
N c N0 cos c Fip
2sin c cos c
5.922 103
6.114 103
6.183 103
6.129 103
5.952 103
5.656 103
5.247 103
4.082 103
-
8/13/2019 1.Proiect biela
8/24
Iteratia 1
ie c1 2 Mp c 6 r mb 7.2137.213 2 r mb 7.213 Np c 17.213 b
36.504 MPa
ii c1 2 Mp c6 r mb 7.213
7.213 2 r mb 7.213 Np c
1
7.213 b 20.639 MPa
Iteratia 2
ie c2 2 Mp c6 r mb 7.252
7.252 2 r mb 7.252 Np c
1
7.252 b 36.267 MPa
ii c2 2 Mp c6 r mb 7.252
7.252 2 r mb 7.252 Np c
1
7.252 b 20.567 MPa
Iteratia 3
ie c3 2 Mp c6 r mb 7.373
7.373 2 r mb 7.373 Np c
1
7.373 b 35.552 MPa
ii c3 2 Mp c6 r mb 7.373
7.373 2 r mb 7.373 Np c
1
7.373 b 20.346 MPa
Iteratia 4
ie c4 2 Mp c6 r mb 7.576
7.576 2 r mb 7.576 Np c
1
7.576 b 34.413 MPa
ii c4 2 Mp c6 r mb 7.576
7.576 2 r mb 7.576 Np c
1
7.576 b 19.981 MPa
-
8/13/2019 1.Proiect biela
9/24
Iteratia 5
ie c5 2 Mp c6 r mb 7.864
7.864 2 r mb 7.864 Np c
1
7.864 b 32.913 MPa
ii c5 2 Mp c6 r mb 7.864
7.864 2 r mb 7.864 Np c
1
7.864 b 19.48 MPa
Iteratia 6
ie c6 2 Mp c6 r mb 8.26
8.26 2 r mb 8.26 Np c
1
8.26 b 31.048 MPa
ii c6 2 Mp c6 r mb 8.26
8.26 2 r mb 8.26 Np c
1
8.26 b 18.82 MPa
Iteratia 7
ie c7 2 Mp c6 r mb 8.762
8.762 2 r mb 8.762 Np c
1
8.762 b 28.962 MPa
ii c7 2 Mp c6 r mb 8.762
8.762 2 r mb 8.762 Np c
1
8.762 b 18.032MPa
Iteratia 8
ie c7 2 Mp c6 r mb 7.23
7.23 2 r mb 7.23 Np c
17.23 b
36.4 MPa
ii c7 2 Mp c6 r mb 7.23
7.23 2 r mb 7.23 Np c
1
7.23 b 20.608 MPa
-
8/13/2019 1.Proiect biela
10/24
In acest calcul iterativ tensiunile or sa scada, apoi vor creste din nou. In momentul cand aatins valoarea minima si la urmatoarea iteratie incep sa creasca, inseamna ca s-a atins valoarea
minima care reprezinta sectiunea de incastrare.Se alege sectiunea de incastrare conform iteratiei 7: c 133
o
Calculul l a comprimare
Forta care comprima biela F c, este egala cu diferenta dintre forta generata depresiunea gazelor din piston si forta de inertie data de masa grupului piston. Fortacare comprima biela se considera sinusoidal distribuita pe jumatatea inferioara a
piciorului.Se considera pz 74.32 MPa
Fcp D
2
4
pz
10
mgp R 2 1 ( )
1000 3.705 10
4 N
Pe baza figurii (pg. 21!) s-au determinat:
x 1.2 10 3
y 6 10 3
Apoi se calculeaza:
M'0 x r mb Fcp 10 3
0.733 N m
N' 0 y Fcp 10 3 0.222 N
M' M'0 N' 0 r mb 1 cos c Fcp r mb
2
c
sin c cos c 2.23 107 Nm
N' N' 0 cos c Fcp
2 c
sin c cos c 1.353 10
6N
-
8/13/2019 1.Proiect biela
11/24
ce c 2 M'
6 r mb 8.762
8.762 2 r mb 8.762 N'1
b 8.762 4.871 10
4
MPa
ci c 2 M'6 r mb 8.762
8.762 2 r mb 8.762 N'
1
b 8.762 8.397 10
4 MPa
( , k, h se iau de la iteratia unde a dat cea mai mica valoare din calculul intinderii)
Tensiunil e produse de mon tajul cu strangere a bucsei sau a boltu lui in p ici orul bielei
Se considera parametrii:
b 18 10 6
L 10 5
tL 373 K t 0 288 K
(temperaturabielei)
St d ib b L tL t0 0.021 d ip d ib 0.001 30.398
Sm 40 10 6
mm b 0.32 I 0.28
pf Sm St
d ip
d e2
d ip2
d e2
d ip2
I
E biela
d ip2
d 2
d ip2
d 2
b
E
15.503 MPa
-
8/13/2019 1.Proiect biela
12/24
Tensiunile produse de acest fretaj sunt:
fe p f 2 d ip
2
d e2
d ip2 41.472 Mpa
fi pf d
2d ip
2
d e2
d ip2
5.845 MPa
Eforturi admisibile: a =200...240 MPa.
Coeficientul de sigur anta la oboseala
Se dau caracteristicile otelului aliat din care este confectionat piciorul bielei:
l 370 MPa 0.12 1 0.92 0.92
maxj ie c7 fe 77.872
minj ii c7 fe 62.08
vlmaxj minj
27.896 MPa
m1maxj minj
269.976 MPa
c l l
vl m1
20.873
-
8/13/2019 1.Proiect biela
13/24
Corpul bielei
Intereseaza 2 zone: zona de sub piciorul bielei, numita sectiune minima si sectiunea medianaa corpului.
In sectiunea minima m-m:
Solicitarea la intindere de catre forta: Fimmgp R
2 1 ( )
1000 1.236 10
4
Sectiunea zonei minime: Sm 0.36 H p2 182.314
min_mFim
Sm67.78 N/mm
2
Solicitarea la compresiune de catre forta: Fmmax Fg Fim 3.144 10 4 unde Fg estemaximul fortei Fg din calculul dinamic.
max_mFmmax
Sm172.463 N/mm2
Sectiunea mediana M-M:
Planul de miscare:
Intindere: FiMmtr R
2 1 ( )
1000 1.756 10
4
Sectiunea zonei mediane: SM 0.36 H M2 241.11
min_MFiM
SM72.848 N/mm
2
Compresiune: FMmax Fg FiM 2.624 104
max_MFMmax
Sm143.902
IxB H
3 B B l L 2
3
129.306 momentul de inertie polar al sectiuniii de miscare
k x 1 0.000526Lx
2SM
Ix 260.595 unde Lx este lungimea bielei
Planul de incastrare:
0.92
-
8/13/2019 1.Proiect biela
14/24
min_MFiM
SM72.848 N/mm2
Compresiune: FMmax Fg FiM 2.624 104
Iy2 L1 B
3 L2 B l
3
121.58 10
3 momentul de inertie polar al sectiunii de incastrare
k y 1 0.000526Ly
2SM
Iy 1.684
max_Mk y FMmax
SM183.224
Coeficientul de siguranta la oboseala:
In sectiunea minima: (se dau: 1.3 ; 1 360 N/mm2)
v_mmax_m min_m
2120.122
m_mmax_m min_m
252.341
c _s_min1
v_m m_m
unde:
1 1.3 1 350 N/mm2 pentru otel aliat
0.16
0.8
c _s_min1
v_m m_m
2.825
Valori admisibile pentru coeficientul de siguranta: c =2...3
Valori admisibile pentru solicitari: adm = 200...400 N/mm2
Capul bielei:
-
8/13/2019 1.Proiect biela
15/24
Coeficientul de uzura:
K uz pmmed wm3
0.5220.186
Kuzadm = 130
Verificarea ultim ului fus palier
Ultimul fus palier este solicitat de momentul motor total M t (suma de M 1+M2+M3+M4 ).
Se extrag M tmax si M tmin.
Mtmax 507.064 N m M tmin 134.856 N m
Tinand cont de modulul de rezis tenta polar W p d
p
3
16 103
79.566 cm3
, se
calculeaza efortul de torsiune:
maxM tmax
W p6.373 MPa min
Mtmin
W p1.695 MPa
v max min
24.034 MPa m
max min2
2.339 MPa
Coeficientul de siguranta: (tinand cont de r 800 MPa, 1 0.5 r 400 MPa,
1 0.6 1 240 MPa, 0.12 , 3 , 1.1 , 0.6 )
c
1
v m
12.892
Verificarea manetonului
Manetonul este solicitat la incovoiere si torsiune. Din punct de vedere al incovoierii, estesolicitat in doua plane: planul manivelei si un plan perpendicular pe aceasta.
In planul manivelei, momentul de incovoiere este dat de relatia:
Marimi necesare calculului momentelor de incovoiere: ( 25 unghiul la carese face orificiul pentru ungere).
mA 0.675 kg F mAmA R
2
10001.03 10
4 N
-
8/13/2019 1.Proiect biela
16/24
mm 10 6
4 d m
2 lm 0.615 kg m R 46 mm
Fm
mm m 2
1000 9.392 103
N
mfl 10 6
4 b h L( ) 1.191 kg
ER
223 mm
fl E 23 mm
Fflmfl fl
2
10009.089 10
3 N
mcg 10 6
b R 32
R 22
180 0.261 kg
cg2
3
180
R 33
R 23
R 32
R 22
sin 180
54.601 mm => cg 55 mm
Fcgmcg cg
2
10004.768 10
3 N
lg
l
255 mm l
d
l
255 mm
Td Tlg
l 168.999 N T s T
ld
l 168.999 N
L R 2 R R 1 116 mm
Momentul de incovoiere in planul manivelei: M z
Momentul de incovoiere in planul perpendicular pe manivela: M T
Acestea dau un moment rezultant: M
Momentul de rasucire este dat de relatia: M
Urmeaza calculul tabelar (excel).
Rezulta valorile M max , M min , M max , M min .
Astfel avem:
-
8/13/2019 1.Proiect biela
17/24
M max 284.527
N*mM min 715.28 N*m
M max
590.103 N*m
M min 199.767
N*m
Folosind marimile:
Xm 0.6 W X m d m
3
32 9.8 10
3 mm
3
W p 2 W 1.96 104
mm3
Se calculeaza solicitarile:
maxM max 10
3
W29.032 MPa
minM min 10
3
W p36.493 MPa
maxM max 10
3
W p30.106 MPa min
M min 103
W p10.192
MPa
c
1
v m
7.718c
1
v m
12.892
cglobalc c
c2
c2
6.622
Verifi carea bratelo r Solicitarea maxima este in zona de racordare cu palierul.Se iau din tabelele facute valorile maxime ale lui M z, M t, Z g pentru care se obtine acest
maxim.
Mzmax 427.278
-
8/13/2019 1.Proiect biela
18/24
N*mMtmax 344.1074
N*mZg 12230.56 N
Zfl Zg Fcg 1.7 104
N
6 M zmax
h b2
Zfl
h b 12.234 MPa
Avandh
b3.5 =>
Xfl 0.28
Mtmax 103
Xfl h b2
43.891 MPa
Cap.8 Sistemul de distributie
Descrierea m ecanism ulu i:Mecanismul de distributie este compus din:
un arbore cu came montat in chiulasa motorului si antrenat de la arborele cotit prinintermediul unei curele de distributie, arborele cu came antrenand si pompa de inaltapresiune a sistemului de injectie;2 supape pe cilindru, amplasate in chiulasa.
Schema mecanismului de distributie:
-
8/13/2019 1.Proiect biela
19/24
1 - cama;2 - culbutor;3 - supapa;4 - galerie de evacuare.
Fazele distri butiei :
-
8/13/2019 1.Proiect biela
20/24
Avansul la deschiderea supapei de admisie: DSA 20 RAC
Intarzierea la inchiderea supapei de admisie: ISA 60 RAC
Durata deschiderii supapei de admisie: A DSA 180 ISA 260 RA
C Avansul la deschiderea supapei de evacuare: DSE 60 RAC
Intarzierea la inchiderea supapei de evacuare: ISE 20 RAC
Durata deschiderii supapei de evacuare: E DSE 180 ISE 260 RA
C
Durata suprapunerii deschiderii supapelor: supr DSA ISE 40 RAC
Calculul supapei de admisie
Predimensionare:diametrul talerului: d SA 0.45 D 41.4 mm
-
8/13/2019 1.Proiect biela
21/24
diametrul canalului de admisie: d z 0.866 d SA 35.852 mm => d z 36
mmdiametrul tijei: 0.2 d z 7.2 mm
diametrul locasului pentru sigurantele arcului: SA 0.7 5.04 mm
=> SA 5 mm
unghiul de inclinare al talerului:
6 radiani.
lungimea de sprijin: bd SA d z
2 cos ( ) 3.118 mm => b 3 mm
inaltimea portiuni cilindrice a talerului: l' 0.04 d z 1.44 mm => l' 1.5
mmraza de racordare a talerului cu tija: r 0.3 d z 10.8 mm => r 11 mm
Verificarea vitezei medii de curgere a incarcaturii proaspete prin canalul de admisie:
wpm 16.133 m
s
wgD
2wpm
d z 2 2
109.755 m
sapartine intervalului [80..110] m/s
Stabilirea inaltimii maxime de ridicare a supapei:
hlim b
sin ( )6
-
8/13/2019 1.Proiect biela
22/24
hSAmax
d z d z2
4 sin ( ) cos ( )d z
2
2
4 cos ( )
2 sin ( ) cos ( )
9.002 mm
*depaseste valoarea limita
hSAmax
2 b sin ( ) 2 b sin ( )( )2
4 b2 d z
2 2
4
2
1
d z b cos ( )
2
29.128
Se alege hSAmax 9 mm
Jocul termic: h0 0.25 mm
Raza cercului primitiv: r 0 2.5 h SAmax 22.5 mm
Raza cercului de baza: r r 0 h0 22.75 mmDiametrul arborelui cu came: d a 0.18 D 2( ) 2 37.12
mm
mm=> d a 37
mm
Calculul arcului supapei de admisie
Diagrama caracteristica a arcului:
Predimensionare arc:
-
8/13/2019 1.Proiect biela
23/24
Da 1 d z 36 mm q 1.7 d 5.5 mm
Acceleratia maxima de ridicare pe cama: jmax 1477.42 m
s2
Acceleratia maxima a supapei: jSAmax jmax
i369.355 m
s2
Forta de inertie maxima: ( )s 0.2 g
mm2
Fimax d z
2
4s 10
3 jmax
0.7 429.666 N
x 0.4
Forta maxima din arc: Fmax q F imax 730.432
NForta minima din arc: Fmin x F max 292.173 N
Sageata maxima: f max hSAmaxFmax
Fmax Fmin 15 => f max 15
mm
i
G d 4 f max
8 Fmax Da3 5.035 10
9
T=>i 4 spire active
Numarul de spire active: G 8 104
MPa
Verificarea la vibratii a arcului:
-
8/13/2019 1.Proiect biela
24/24
na 2.17 106 d
i Da 8.288 10
4 na
n
2
30.139
c'
4 Da d
4 Da d 1.135 c''0.615 d
Da0.094
c c' c'' 1.229
Veri ficarea la rezi stenta: maxc 8 Fimax Da
5 3387.336 MPa
min maxFmin
Fmax 154.934 MPa
Coeficientul de siguranta: c360
1 max min
2 0.2
max min2
2.582
Numarul total de spire: itotal i 2 6 spire
d 5 mm
Jocul minim dintre spire: smin 0.8 d 4
Lungimea in s tare comprimata: lc.arc itotal d smin i 46 mm
Lungimea in s tare montata: lm.arc lc.arc hSAmax 55 mm
Lungimea in stare libera: l lm.arc
hSAmax
Fmin
Fmax Fmin 61 mm
top related