Проектирование автомобильного дизеля (стр. 7 из 8)

полную деформацию пружин

Тогда жесткость пружин:

Принимаем средние диаметры и диаметры проволоки для пружины:

28 мм; 3 мм

Число рабочих витков пружины:

Где

- модуль упругости второго порядка, равный Па

- максимальная сила действующая на пружину.

Полное число витков пружины

Шаг витка пружины в свободном состоянии.

где

- наименьший зазор между витками пружины при полностью открытом клапане.

Длина пружины при полностью открытом клапане

Длина пружины при закрытом клапане:

мм

Длина пружины в свободном состоянии:

мм

Максимальное касательное напряжение возникающее в пружине.

МПа

где K’ – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению витка пружины и равный 1,17.

где K’ – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению витка пружины и равный 1,17.

Минимальное напряжение, возникающее в пружине при закрытом клапане:

МПа

Среднее напряжение и амплитуда напряжения в пружине:

МПа.

МПа

Запас прочности пружины:

Где

- коэффициент приведения ассиметричного цикла к равноопасному симметричному циклу при касательных напряжениях равный 0,2.

-предел усталости материала пружины при кручении, равный 350 МПа.

Так как полученные запасы прочности пружины превышают допускаемые, то можно сделать вывод о правильном проектировании пружины впускного клапана.

Для обеспечения нормальных радиальных зазоров между направляющей втулкой и пружиной, размеры пружины должны удовлетворять следующим требованиям:

Во избежании резонанса число собственных свободных колебаний пружины должно быть больше частоты вращения распределительного вала.

Частота собственных свободных колебаний пружины:

.

Расчёт параметров пружины выпускного клапана.

Из рисунка находим предварительную затяжку пружин впускного клапана

и полную деформацию пружин

Тогда жесткость пружин:

Принимаем средние диаметры и диаметры проволоки для пружины:

28 мм; 3 мм

Число рабочих витков пружины:

Где

- модуль упругости второго порядка, равный Па

- максимальная сила действующая на пружину.

Полное число витков пружины:

Шаг витка пружины в свободном состоянии.

,

где

- наименьший зазор между витками пружины при полностью открытом клапане.

Длина пружины при полностью открытом клапане

Длина пружины при закрытом клапане:

мм

Длина пружины в свободном состоянии:

мм

Максимальное касательное напряжение возникающее в пружине.

МПа,

где K’ – коэффициент, учитывающий неравномерное распределение напряжений по поперечному сечению витка пружины и равный 1,17.

Минимальное напряжение, возникающее в пружине при закрытом клапане:

МПа

Среднее напряжение и амплитуда напряжения в пружине:

МПа.

МПа

Запас прочности пружины

Где

- коэффициент приведения ассиметричного цикла к равноопасному симметричному циклу при касательных напряжениях .

-предел усталости материала пружины при кручении, равный 350 МПа.

Так как полученные запасы прочности для пружины превышают допускаемые, то можно сделать вывод о правильном проектировании пружин впускного клапана.

Для обеспечения нормальных радиальных зазоров между направляющей втулкой и пружиной, размеры пружины должны удовлетворять следующим требованиям:

Во избежании резонанса число собственных свободных колебаний пружин должно быть больше частоты вращения распределительного вала.

Частота собственных свободных колебаний наружной пружины:

Расчёт распределительного вала.

Наибольшая сила передается на кулачок от выпускного клапана в начальный период его открытия:

Где

- сила упругости пружин при закрытом клапане.

- давление в цилиндре в момент начала открытия выпускного клапана для расчётного режима, МПа.

-давление в выпускном трубопроводе.

- наружный диаметр тарелки выпускного клапана.

- угловая частота вращения распределительного вала.

Стрела прогиба:

,

где l – расстояние между опорами вала.

а и b расстояние от опор до точки приложения силы

.

- наружный и внутренний диаметры распределительного вала.

Величина прогиба не должна превышать 0,02 – 0,05 мм.

Напряжение смятия, возникающее в местах контакта рабочих поверхностей кулачка и толкателя:

,

где

- ширина кулачка.

Допускаемые напряжения смятия 1200 МПа.

Оценка желательности конструкции

Для оценки перспективности спроектированного тракторного дизеля сравним его технико – экономические показатели с показателями лучших мировых аналогов. Такое сравнение приведено в таблице

Таблица .1. Технико – экономических показатели автомобилных дизелей.

№ п/п	Наименование показателей	СМД-31.15(Украина)	СМД-31Б.15перспектива(Украина)	ЯМЗ-238Б(Россия)	MIDS06.20.45«Рено»(Франция)	8460.41К«IVECO»(Италия)
1.	Мощность кВт	191	235	190	202	245
2.	Частота оборотов КВ, мин.-1	2000	2000	2200	2200	2200
3.	Количество и размещение цилиндров	6Р	6Р	8V	6Р	6Р
4.	Диаметр цилиндра, мм	120	120	130	120	120
5.	Ход поршня, мм	140	140	140	145	140
6.	Минимальный удельный расход топлива, гВт*год /-	200	193/0,8	204/0,755	204/0,755	193/0,8
7.	Соответствие нормам токсичности	ЕВРО-1 /0,63	ЕВРО-2 /0,696	ЕВРО-2 /0,696	ЕВРО-2 /0,696	ЕВРО-2 /0,696
8.	Литровая мощность, кВт/ л /-	20,1/0,735	24,7/0,796	18,7/0,713	20,5/0,74	26,7/0,82
9.	Удельная масса, кг/кВт/-	4,45/0,743	3,7/0,787	4,48/0,741	4,48/0,746	3,45/0,8
10.	Тепловая нагрузка К3, кВт/мм-	0,265/0,73	0,33/0,785	0,23/0,696	0,28/0,744	0,34/0,793
Показатели желательности конструкций дизелей
11.	Эколого-экономическийуровень Dтопл	0,698	0,746	0,725	0,725	0,746
12.	Уровень энергоемкости,Dэнерг.	0,738	0,791	0,719	0,745	0,806
13.	Обобщенный критерий качества	0,720	0,772	0,720	0,736	0,78

Технико- экономические показатели автомобильных дизелей