Download - aditza calcul

8/19/2019 aditza calcul

1/35

PROIECT C.C.M.A.I

Sa se proiecteze si sa se dimensioneze motorul cu aprindere prin comprimare în patru

timpi cu urmãtoarele caracteristici:

- puterea nominalã: Pn=125kN

- turatia nominalã: n=3350 rot/min

- numãrul de cilindrii: i=

- dispunerea cilindrilor: in linie

- mod de racire: cu lic!id

- aleza"ul: #=$2mm

- cursa: S=100mm

#istanta dintre a%ele cilindrilor

l# 1&3 #⋅:= l# 10$&'3:= mm


2/35

1&()*(+*+* #, #.,NSN), )* (*N#* .+*+

Se alee arianta cu camasi umede&

Se alee 4onta aliata cu crom cu urmatoarele proprietati: c 2$0

#upa turnare 6locul din 4onta se supune unui tratament de recoacere de detensionare7 caconsta in incalzire lenta 8 $0&&&10rd/!9 pana la '23&&&''3 7 mentinere la aceasta temperatura

timp de 2&&&$ ore si racire lenta 8 20&&&50rd/!9 pana la ;'3&&&523 &

;&$mm=

ensiunea in sectiune transersala:


3/35


4/35

s 1&3 π⋅#m

2Pma%⋅

;⋅:=

s '2;$5&1 N=

@ - reprezinta 6ratul dintre cele doua 4orte s care actionaeaza asupra ulerului cilindrului:

@ # #is−2

# #e−2

−:=@ 3mm=

.i s ⋅:= .i 21'&5Nm=

σai 0.Pa:=


5/35

2& ()*(+*+* #, #.,NSN), )* PSN+*+

(alculul pistonului la solicitari mecanice:

- Se alee piston cu camera de ardere omea 7datorita inaltimii mai mici a pistonului si o

ardere 6una prin in"ectie cu in"ector cu mai multe ori4icii&- Pistonul se 4ace din alia" de )l pe 6aza de Si din rupa alia"elor eutectice&

- .arca alia"ului: )( Si12(u.Ni& .)0&&&120 3 AC

'0&&&>0 3 AC 5 AdaN/cmB2C la 523 AC

#imensiunile preliminare ale pistonului:


6/35

*unimea pistonului:

< 1 #⋅:= < $2 mm=

*unimea mantalei:

* 0&' #⋅:= * 2&3mm=

naltimea de compresie:

l1 0&5⋅:= l1 53&3mm=

naltimea de protectie a sementului de 4oc:

! 0&11 #⋅:= ! mm:=

Drosimea 4lancului:

!c 0&0;5 #⋅:= !c 3&'mm=


7/35

Drosimea capului:

δ 0&2 #⋅:= δ 21&3mm=

#istanta dintre 6osa"ele aleza"ului 6oltului:

6 0&3' #⋅:= 6 30&3 mm=

#iametrul 4undului sementului:

t 3mm:= - rosimea radiala a sementului:

d # 2 1&3⋅ t⋅−:= d ';&2mm=

#imensionare pistonului:

#iametrul interior al capului pistonului:

σral 30.Pa:=

Patm 0&0>$.Pa:=

diσral δ

2⋅

0&1$'5 Pma% Patm−( )⋅:=

di >>&1mm=

,4ortul de incooiere la e%tremitatea capului pistonului:

σ i Pma%di

2 δ⋅

⋅:=

σ i 1'&;.Pa= σ ia ;0.Pa:=

(alculul pro4ilului pistonului:

c 3>0 := - temperatura cilindrului: p 3'0 := - temperatura capului pistonului:0 2$$ := - temperatura mediului am6iant 8motor rece9:

(oe4icient de dilatare:

α 4onta 10&' 10−⋅

1

⋅:=


8/35


9/35


10/35

d3 d2

0&00'22# p

2

l1⋅ pme⋅

10

.Pa⋅

2

−:=d3 '3&$ mm=

Se adopta:d3 ';mm:=

- la partea de "os a mantalei:l1E- distanta dintre planul care delimiteazã zona port-sement si eneratoarea

aleza"ului pentru 6olt AmmC&

lE1 >3mm:=

d; d2

0&02135# p

2

lE1⋅ pme⋅

10

.Pa⋅

2

−:=d; '3&1 mm=

Se adopta:d; '3mm:=

(alculul "ocurilor sementelor în canal:

Drosimea a%iala a sementilor din calculul de dimensionare:

6 2&3mm:= 6u ;&5mm:=

#istanta dintre sementi si umerele din piston:

s ;20 := - temperatura sementului de 4oc:

- pentru sementul de 4oc:

4 1 0&0'5:= t1 t:=

- pentru sementul de compresie:4 2 0&02$:= t2 t:=

- pentru sementul de unere:4 3 0&0;:= t3 mm:=

"1 4 1t1

6⋅ α)l⋅ s⋅ # p⋅:= "1 5$&$ µ=

"2 4 2t2

6⋅ α)l⋅ s⋅ # p⋅:= "2 21&> µ=

"3 4 3t3

6u⋅ α)l⋅ s⋅ # p⋅:=

"3 3&> µ=

3. CALCULUL SEGMENTILOR


11/35

(ur6a de repartitie a presiunii sementului pe olinda cilindrului

Drosimea a%iala a sementilor:


12/35

k 0&0$:= constanta

σa 5.Pa:=

6

# p

2 k

Pma%

10⋅

1

σa⋅⋅:= 6 3&2mm:=Se adopta:

- compresiune: 6 2&3mm:=

- unere: 6u ;&5mm:=

Presiunea medie:

S0 0&001 #⋅ ;mm+:= S0 ;&1mm=

, 1&2 105.Pa⋅:=µ 0&1>:=

Pmed

0&;25 ,⋅S0

t⋅

3 µ−( )#

t1−

3#

t⋅

⋅

:=

Pmed 0&05.Pa=

Pmeda 0&;.Pa:=

Drosimea radiala a sementului:

. 1&';2:=

σa 2;0.Pa:=

t# p

0&5 0&$15 σa . Pmed⋅

+

:=

t 2&3mm:=

Feri4icarea e4ortului unitar la monta":

σma%

1&2'5 ,⋅S

0t⋅

3 µ−( )#

t1−

2

⋅

:=

σma%a ;00.Pa:= G

σma% $0&.Pa=

ensiunea la montarea sementului pe piston:


13/35

m 2:=m - constantã care depinde de 3arianta dispoziti3ului care des4ace se2mentul

σEma% 2 ,⋅

1

S0

t

π 3 µ−( )⋅−

m#

t1−

2

⋅⋅:=

σEma% '>&$.Pa=

;& ()*(+*+* #, #.,NSN), )* *+*+

Se alee solutia constructia cu 6olt 4lotan&

oltul se e%ecuta din otel liat 3;(r)l#imensiuni constructie:

- diametrul e%terior:

de 0&3' #⋅:= de 30&3mm=


14/35

- diametrul interior:

di 0&' de⋅:= di 20&3mm=

- lunimea 6oltului:

l 0&$1 #⋅:= l &; mm=

- lunimea de contact cu piciorul 6ielei:

l 6 0&31⋅:= l 6 25&;mm=

Feri4icarea la uzura:orta care solicita 6oltul:

Se cunosc:

λ1

3&5:=

ω ;0$


15/35


16/35

σaσima% σimin−

2:= σa 5.Pa=

σm

σima% σimin+

2:=

σm 1'3&1.Pa=

- rezistenta la o6oseala pentru ciclul simetric de incooiere:

σ1 250.Pa:=

- rezistenta la o6oseala pentru ciclul pulsator de incooiere:

σ0 1&; σ 1⋅:= σ0 350.Pa=

- coe4icientul tensiunilor:

ψ 2 σ1⋅ σ0−

σ0:=

ψ 0&;=

-coe4icientul e4ecti de concentrare la solicitari aria6ile:

β k 1:=

- 4actorul dimensional:

ε 0&$:=

- coe4icientul de calitate al supra4etei 86olt calit9:

γ 1&1:=

Pentru 6oltul li6er in 6iela ciclul este simetric7 iar coe4icientul de siuranta este:

c2σ1

β k

ε γ ⋅ σa⋅

:=

c2 1&3= c2a 2 ;÷:=

Feri4icarea la 4or4ecare:


17/35

Feri4icarea la 4or4ecare se realizeaza in sectiunile dintre partile 4rontale ale 6osa"elor si piciorul 6ielei&

τ0&$5 ma%⋅ 1 α+ α

2+( )⋅

de2

1 α;

−( )⋅:=

τ 123&3.Pa:= τa 1'0.Pa:=

(alculul "ocului la monta"&

- coe4icientul de dilatare al materialului 6oltului:

α01 12 10−⋅ 1−⋅:=

- coe4icientul de dilatare al materialului pistonului:

α 4onta 10&' 10−⋅ 1−⋅:=

- temperatura 6oltului:

t 6 ;23 :=

- temperatura pistonului:

t p ;50 :=

- temperatura mediului am6iant:

t0 2>3 :=

- "ocul radial la cald:

∆E 0&001 de⋅:= ∆E 30&3 µ=

∆∆E de α 01 t 6 t0−( )⋅ α 4onta t p t0−( )⋅−⋅+

1 α 4onta t p t0−( )⋅+:=

∆ 2&'µ=


18/35

Feri4icarea la oalizare:

Pentru a=0&' aem urmatoarele marimi si alori:


19/35

1&1:=η1 1':=

η2 10:=

η3 ':=η; 12:=

*a 4=0 rade:

σ i1ma% η 1⋅

l de⋅:=

σ i1 $3&;.Pa=

*a 4=>0 rade:

σ i3ma% η 3⋅

l de⋅:=

σ i3 355&5.Pa=

σ i2ma% η 2⋅

l de⋅:=

σ i2 50'&>.Pa=

σ ia 300.Pa:=

σ i;ma% η ;⋅

l de⋅:=

σ i; 0>&5.Pa=

- #e4ormatia ma%ima de oalizare:

, 2&1 105⋅ .Pa⋅:=

∆δma%0&0> ma%⋅

l ,⋅1 α+

1 α− 3

⋅ ⋅:=

∆δma% >;&1 µ=


20/35

5& ()*(+*+* #, #.,NSN), )* ,*,

)leerea materialului&Se alee pentru 6iela otel de im6unatatire aliat: 30 .o(rNi 20&

#imensionarea piciorului 6ielei:

#imensiunile capului 6ielei:


di 3&3mm:=

- diametrul e%terior:


21/35

de 1&32 di⋅:= de ;'&>mm=

- rosimea radiala a piciorului:

! p 0&15 di⋅:= ! p 5&;mm=

Sc!ema de calcul a piciorului 6ielei la întindere

ensiunile unitare produse de 4orta de intindere se determina in urmatoarele ipoteze:

a9 piciorul 6ielei reprezinta o rinda cur6a incastrata in zona de racordare a piciorului cucorpul 6ieleiH

69 4orta de intindere este distri6uita uni4orm pe "umatatea superioara a piciorului&

orta de inertie se considera ca actioneaza uni4orm repartizata pe "umatatea superioara a

piciorulul 6ielei:

- 4orta de intindere:

"p 3510daN:=

- un!iul de incastrare:

φc 110de:=

r mdi de+

;:=

r m 21&1mm=

.c "p r m⋅ 0&5;2 0&02$ φ c⋅− 0&0'2 cos φc( )⋅− 0&0;5> φ c⋅ cos φc( )⋅+( )⋅:=


22/35

.c 35$&;Nm=

- 4orta normala:

Nc "p 0&0'2 0&0;5$ φ c⋅−( cos φc(⋅ 0&5 sin φc(⋅+⋅:= Nc 1$2&$N=

- ,4ortul unitar in 4i6ra interioara si in cea e%terioara:

, p 2&1 105⋅ .Pa⋅:= , 6 1&15 10

5⋅ .Pa⋅:=

k 1:=

σ ii1

l 6 ! p⋅2− .c⋅

r m⋅ ! p−

! p 2 r m⋅ ! p−( )⋅⋅ k Nc⋅+

⋅:=

σ ii 3015&− .Pa=

σ ie1

l 6 ! p⋅ 2 .c⋅

r m⋅ ! p+

! p 2 r m⋅ ! p+( )⋅⋅ k Nc⋅+

⋅:= σ ie 2'5&3.Pa=(alculul tensiunilor produse in piciorul 6ielei de solicitarea de compresiune se e4ectueaza

in urmatoarele ipoteze:

a9 piciorul 6ielei se considera o rinda cur6a incastrata in zona de racordare cu corpul

6ieleiH 69 4orta de compresiune este distri6uita sinusoidal pe "umatatea in4erioara a piciorului&

cπ #2⋅

;Pma%⋅ m p ⋅ ω

2⋅ 1 λ+( )⋅−:=

π #2⋅;

Pma%⋅ m p ⋅ ω2

⋅ 1 λ+( )⋅−c 3>5&23daN:=

#imensionare corpului 6ielei:


23/35

#imensiunile caracteristice ale 6ielei:

- lunimea de lucru a 6ielei:

l 1'2mm:=

- dimensiunile sectiunii:


24/35

) mm2=

σ it−

):= σ i $1>&'− .Pa=

- ,4ortul unitar de compresiune:

cpπ #2⋅

;Pma%⋅ m " ⋅ ω

2⋅ 1 λ+( )⋅−:=

π #2⋅;

Pma%⋅ m " ⋅ ω2

⋅ 1 λ+( )⋅−cp 23&3daN:=

σccp

):= σc ;&5.Pa=

- lam6a":

k 4 1&3:=

σ4 k 4 σc⋅:= σ4 5&>.Pa=

- (alculul la o6oseala:

σma% σ4 :=

σmin σc:=

σσma% σmin−

2:= σ 0&'.Pa=

σmσma% σmin+

2:= σm 5&2.Pa=

σ1t 3;0.Pa:=

β 1:=ε 0&$5:=γ 0&'5:=

ψ 0&2:=

cσ1t

β

ε γ ⋅ σ⋅ ψ σm⋅+

:=

c 3&:=

#imensionarea capului 6ielei:


25/35

(apul 6ielei se eri4ica la incooiere su6 actiunea momentului dat de 4ortele de inertie ale

maselor in miscarea de translatie si a maselor in miscarea de rotatie7care se a4la deasupra planuluide separare dintre corp si capac:

poteze de calcul:

a9 corpul 6ielei este o 6ara cur6a continua&

69 sectiunea cel mai mult solicitata e sectiunea incastrare&c9 capul 6ielei are sectiunea constanta7de diametru mediu eal distanta dintre a%ele

suru6urilor&

d9 4orta de intindere e distri6uita pe "umatatea in4erioara a capacului dupa o leesinusoidala&

e9 cuzinetul se de4ormeaza impreuna cu capacul7preluand o parte din e4ortul proportional

cu momentul e inertie al sectiunii transersale&

- (apul 6ielei se eri4ica la intindere su6 actiunea 4ortei de inertie:

m p 0&$k:=

m 6 0&$5k:=m16 0&23k:=m26 0&1k:=mc6 0&'k:=

"c − ω2

⋅ m p m16+( ) 1 λ+( )⋅ m26 mc6−( )+⋅:=


26/35

"c 3211&23daN:=

Se adopta umatoarele dimensiuni:


dc '' mm⋅:=

- rosimea capului 6ielei:

!c $; mm⋅:=

- rosimea capacului:

cp ;2 mm⋅:=

- latimea capului:

!cp 35 mm⋅:=

- latimea cuzinetului:

!cuz 2' mm⋅:=

- rosimea cuzinetului:

cuz 3 mm⋅:=

- .omentul de inertie al capacului:

cp!cp cp

3⋅

12:=

cp 2&2 105× mm;=

- .omentul de inertie al cuzinetului:

cuz

!cuz cuz3⋅

12:= cuz 0&'mm;=

- )ria sectiunii capacului:

)cp !cp cp⋅:= )cp 1;'0mm2=


27/35

- )ria sectiunii cuzinetului:

)cuz !cuz cuz⋅:= )cuz $1mm2=

- .odulul de rezistenta la incooiere al sectinii capacului:

Icp!cp cp

2⋅

:=

Icp 102>0mm3=

,4ortul unitar de intindere in 4i6ra interioara:

σ "c−( )0&023 dc⋅

1cuz

cp+

I

cp⋅

0&;

)cp )cuz++

⋅:=

σ 110&23.Pa:=σa 130.Pa:=

#imensionarea suru6urilor de 6iela:

Suru6urile de 6iela sunt elementele cele mai solicitate mecanic din motor&

Sunt solicitate de doua 4orte:

- o 4orta aria6ila a maselor in translatie si a maselor in rotatie 8 4ara masa capului 6ielei 9:

z 2:= - numarul suru6urilor de 6iela:

E "c − ω

2⋅z

m p m16+( ) 1 λ+( )⋅ m26 mc6−( )+⋅:=

E "c 10$;&5N:=

- o 4orta de prestranere:

Se adopta:

sp 2 E "c⋅:= sp 321>&3N=

- orta ma%ima de intindere ce actioneaza pe un suru6 este:

Se adopta:


28/35

γ 0&25:=s γ E "c⋅ sp+:= s 31>0&5 N=

- #iametrul 4undului 4iletului:

- coe4icient de siuranta: cc 2:=

- 4actor ce tine seama de solicitarea la rasucire:

c1 1&3:=- 4actor ce tine seama de curerea materialului:

c2 1&2:=- tensiunea admisi6ila la compresiune:

σc 1200.Pa:=

d4 ;

πcc⋅

c1

c2⋅

s

σc⋅:=

d4 >&1mm=

Se adopta 4ilet .10- #iametrul partii ne4iletate a suru6ului:

dn;

πcc⋅

s

σc⋅:=

dn $mm:=

- Feri4icarea la o6oseala:

)sπ d4

2⋅

;:=

)s 50$mm2:=

σmins

)s:= σmin 55;&1.Pa:=

σma%sp

)s:=

σma% 33&2.Pa:=

- (oe4icientul de siuranta: c


29/35

Se adopta:

β ;:=ε 0&>:=

γ 1&;:=

ψ 0&2:=σ1 00.Pa:=

σσma% σmin−

2:= σ 3>&5.Pa=

σmσma% σmin+

2:= σm 5>3&.Pa=

cσ1

β

ε γ ⋅ σ⋅ ψ σm⋅+

:=

ca 2&5 ;..:= c 2&5=

6. CALCULUL DE DIMENSIONARE AL ARBORELUI COTIT


30/35

)r6orele cotit se e%ecuta din otel aliat ;1 (r Ni 12&

Se adopta constructi urmatoarele marimi:

- lunimea cotului sau desc!iderea dintre reazeme:

l 1&3$ #⋅:= l 113&2 mm=

- diametrul 4usului palier:

d p 0&'2 #⋅:= d p 5>mm=

- lunimea 4usurilor paliere intermediare7 e%treme sau medii :

l pi 0& d p⋅:= l pi 35&;mm=

l pe 0&'5 d p⋅:= l pe ;;&3mm=

- diametrul 4usului maneton:

dm 0&; #⋅:= dm 52&5mm=

- lunimea 4usului maneton:


31/35

lm 0& dm⋅:= lm 2'&;5mm:=


dmi 0&' dm⋅:= dmi 3&'mm=

- rosimea 6ratului:

! 0&;1 dm⋅:= ! 21&5mm=

- raza de racordare:

r r 0&0' dm⋅:= r r 3&'mm=

#imensionarea 4usului palier

usurile paliere sunt supuse la torsiune si incooiere& Pentru eri4icarea la rezistenta la

o6oseala se ia in considerare doar e4ortul la torsiune:

- usul palier cel mai solicitat:

.ma% 1;5Nm:=

.min 123Nm:=

I pπ d p

3⋅

1:=

I p ;0;0$&1 mm3=

τma%.ma%

I p:=

τma% 3&3.Pa=


32/35

τmin.min

I p:=

τmin 3.Pa=

- (oe4icientul de siuranta pentru ciclul simetric:

Se adopta:

τ1 1$0.Pa:=

β τ 2:=

γ τ 1&1:=

ψ τ 0&0>:=

ε τ 0&':=

τmτma% τmin+

2:=

τm 1>&.Pa=

τaτma% τmin−

2:= τa 1&.Pa=

cττ1

τaβ τ

γ τ ε τ⋅⋅ ψ τ τm⋅+

:=

cτ 3&5:=

#imensionare 4usului maneton

usul maneton este solicitat la incooiere si torsiune:

J 6r m 6 ⋅ ω2

⋅:= J 6r 1'235&3N:=


33/35

Jc6 mc6 ⋅ ω2

⋅:= Jc6 ;'3N:=

10$5'N:=J 215>N:=

- reactiunile din reazemul ):

)z 0&5 J J 6r −(⋅ Jc6+:= )z 101'&1N:=

)t 0&5⋅:= )t 5;2$&5N=

- momentele de incooiere in planul .z si in planul .t 8perpendicular9:

a! l pi+

2:=

a 2$&5 mm=.z 0&5 l⋅ )z⋅ J 6r Jc6−( ) 0&5 l⋅ a−8 9⋅+:= .z 32&1Nm=

.t 0&5 l⋅ )t⋅:= .t 30'&1Nm=

- momentul rezultant:

.i .z2

.t2+:= .i 33>&1Nm=

.ima% $23Nm:=

Imπ dm

3⋅

121

dmi

dm

;−

⋅:=

Im 2$'5;&5 mm3=

σ ima%.ima%

Im:=

σ ima% 2$&.Pa=

σimin

σima%

−:= σimin

2$&− .Pa=

- (oe4icientul de siuranta pentru solicitarea de incooiere:

βσ 2:=

γ σ 0&':=


34/35

σ1 3;0.Pa:=

ψ σ 0&0>:=

εσ 0&':=

σmσ ima% σ imin+

2:= σm 0.Pa=

σσ ima% σ imin−

2:= σ 2$&.Pa=

cσσ1

β σ

γ σ ε σ⋅ σ⋅ ψ σ σm⋅+

:=

cσ 2&5:=

(alculul ar6orelui cotit la presiune speci4ica:

- presiunile ma%ime in 4usurile manetoane si in 4usurile paliere:

m 53>;0N:= p 313$$N:=

pma% m

dm lm⋅:=

pma% 3'&;.Pa=

pEma% p

d p l pi⋅:=

pEma% 15.Pa=

- presiunile speci4ice medii in 4usurile manetoane 8pmed9 si in 4usurile paliere 8pEmed9 :

mmed 1;;>2N:=

pmed 102;N:=

pmed mmed

dm lm⋅:=

pmed 10&1.Pa=

pEmed pmed

d p

l pi⋅

:= pE

med5&1.Pa

=


35/35