Содержание к диссертации
Введение
1. Автоматизация процесса проектирования технических объектов 7
1.1. Общие понятия о системах автоматизации проектирования 7
1.2. Системы автоматизированного проектирования в промышленности 12
1.3. Программное обеспечение САПР в промышленности 19
1.4. Необходимость автоматизации проектирования при разработке методики проведения приработки силового агрегата 22
2, Основные параметры, влияющие на процесс проведения приработки силового агрегата 31
2.1. Исследование параметров, влияющих на величину износа деталей силового агрегата 31
2.1.1. Анализ динамических характеристик рабочего процесса силового агрегата 31
2.1.2. Виды износа и разрушений поверхностей сопрягаемых деталей 36
2.1.3. Зависимость изнашивания металла взаимодействующих поверхностей от продолжительности контакта 39
2.1.4. Влияние геометрических параметров качества поверхности на изнашивание металла 42
2.2. Кинематический расчет кривошипно-шатунного механизма 43
2.2.1. Кинематика поршня 45
2.2.2. Кинематика шатуна 50
2.3. Динамический расчет кривошипно-шатунного механизма 51
2.3.1. Силы инерции кривошипно-шатунного механизма 52
2.3.2. Суммарные силы, действующие в кривошипно-шатунном механизме 60
2.4. Расчет сил давления газов на поршень 62
2.5. Расчет сопряжений ответственных деталей силового агрегата 65
2.5.1. Сопряжение цилиндр - поршневое кольцо 65
2.5.2. Сопряжение коленчатый вал - подшипник 68
2.5.3. Сопряжения поршневой палец - бобышки поршня 74
3. Исследование методов совершенствования процессов приработки силового агрегата 19
3.1. Анализ основных параметров, влияющих на качество приработки 19
3.2. Автоматизация проектирования при разработке методики приработки силового агрегата 83
3.3. Методика проектирования процесса приработки силового агрегата с использованием разработанного программного модуля 90
4. Экспериментальные исследования критических режимов работы силового агрегата в системе автоматизированного проектирования.. 100
4.1. Оборудование и программное обеспечение для проведения экспериментальных исследований 100
4.2. Подготовка машинного эксперимента 102
4.3. Формирование исходных данных для экспериментального исследования 109
4.3.1. Расчет сил, действующих в сопряжении цилиндр - поршневое кольцо 109
4.3.2. Расчет сил, действующих в сопряжении коленчатый вал -подшипник ПО
4.3.3. Расчет сил, действующих в сопряжении поршневой палец -бобышки поршня 113
4.4. Проведение эксперимента на электронно-вычислительной машине 115
4.4.1. Исследование напряжений в сопряжении цилиндр - поршневое кольцо 115
4.4.2. Исследование напряжений в сопряжении шатунная шейка коленчатого вала - подшипник 122
4.4.3. Исследование напряжений в сопряжении поршневой палец бобышки поршня 129
Основные результаты и выводы 135
Список использованных источников
- Системы автоматизированного проектирования в промышленности
- Анализ динамических характеристик рабочего процесса силового агрегата
- Автоматизация проектирования при разработке методики приработки силового агрегата
- Расчет сил, действующих в сопряжении цилиндр - поршневое кольцо
Введение к работе
Актуальность темы. Производство силовых агрегатов характеризуется частой сменной моделей и значительными материальными затратами. Обеспечение высоких темпов развития двигателестроения, конструирование новых модельных рядов двигателей невозможно без современной организации производства, базирующейся на использовании вычислительной техники. Организация производства, использующая вычислительную технику, требует разработки и применения систем автоматизации проектирования (САПР), которые способствуют сокращению времени изготовления, уменьшению материальных затрат и снижению трудоемкости технологических процессов.
Одним из ответственных технологических процессов при производстве силовых агрегатов является их приработка, проведение которой обусловлено необходимостью подготовки к восприятию силовым агрегатом эксплуатационных нагрузок, что повышает общий ресурс агрегата на 30%, и положительно сказывается на его надежности. Приработка необходима как новому силовому агрегату, так и агрегату, прошедшему ремонт.
От выбранной методики проведения приработки зависит качество поверхностей деталей силового агрегата, а ее разработка и апробация требует больших временных и материальных затрат. Поэтому разработка методики автоматизации проектирования.процесса приработки направлена на улучшение качества сборки силовых агрегатов, а, в конечном итоге повышает их надежность и долговечность, что является актуальным направлением в производстве силовых агрегатов, и в ремонтном производстве.
Целью диссертационной работы является создание системы автоматизации процесса проектирования приработки силового агрегата.
В соответствии с поставленной целью, были решены следующие задачи:
создание системы автоматизации проектирования процесса приработки силового агрегата для сопряжений основных деталей, режим работы которых считается наиболее напряженным;
разработка алгоритма процесса расчета режимов работы сопряжений ответственных деталей силового агрегата для дальнейшей его реализации с использованием вычислительных средств;
проведение и проверка расчетов режимов работы сопряжений ответственных деталей с использованием автоматизированных систем конструкторского и функционального проектирования.
Методы исследований. В процессе выполнения работы использовались основные положения теории двигателей, современные достижения в области автоматизации проектирования производства, компьютерных технологий и методов оптимизации технологических процессов.
Научная новизна работы:
получены аналитические выражения для определения условий работы сопряжений ответственных деталей силового агрегата, на основании проведенных исследований задач автоматизации процесса проектирования приработки;
разработана модель взаимодействия конструкторского и функционального проектирования для создания системы автоматизации проектирования процесса приработки силового агрегата;
предложен алгоритм автоматизации проектирования технологического процесса приработки силового агрегата, на основании полученных аналитических выражений.
Практическая значимость работы состоит в следующем:
- созданное программное обеспечение позволяет автоматизировать процесс расчета критических режимов работы силового агрегата при проектировании методики приработки.
Реализация результатов работы. Результаты диссертационной работы внедрены в сервисном центре ТК «Фаворит-авто» при проектировании методики приработки силового агрегата.
Разработанные методики и программное обеспечение используется в учебном процессе на кафедрах «Технология машиностроения и технического сервиса», «Тракторов, автомобилей и эксплуатации машино - тракторного парка» Омского государственного аграрного университета и на техническом отделении Омского государственного колледжа профессиональных технологий.
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано пять научных работ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, списка использованных источников, включающего 110 наименований, и 2 приложений. Диссертация изложена на 130 страницах основного текста и содержит 68 рисунков, 3 таблицы.
Системы автоматизированного проектирования в промышленности
На современных предприятиях, выпускающих сложные промышленные изделия, достижение поставленных целей оказывается невозможным без широкого использования автоматизированных систем, основных на применении компьютеров и предназначенных для создания, переработки и использования всей необходимой информации о свойствах изделий и сопровождающих процессов [103]. Спецификация задач, решаемых на различных этапах жизненного цикла изделий, обуславливает разнообразие применяемых автоматизированных систем.
Автоматизация проектирования осуществляется системами автоматизированного проектирования. Принято вьщелять в САПР машиностроительных отраслей промышленности системы функционального, конструкторского и технологического проектирования [96]. Системы функционального проектирования предназначены для проведения расчетов и инженерного анализа, англоязычное написание САЕ (Computer Aided Engineering). Системы конструкторского проектирования называют системами CAD (Computer Aided Design). Проектирование технологических процессов составляет часть технологической подготовки производства и выполняется в системах САМ (Computer Aided Manufacturing). Функции координации работы систем CAE/CAD/CAM, осуществляется системой управления проектными данными PDM (Product Data Management).
Функции CAD-систем в машиностроении подразделяются на функции двумерного и трехмерного проектирования [86]. К функциям 2D относятся черчение, оформление конструкторской документации; к функциям 3D -получение трехмерных геометрических моделей, метрические расчеты, взаимное преобразование 2D и 3D моделей.
В 3D моделировании различают каркасные, поверхностные, объемные (твердотелые) модели [78].
Каркасная модель представляет собой форму детали в виде конечного множества линий, лежащих на поверхности детали. Для каждой линии известны координаты концевых точек и указана их инцидентность ребрам или поверхностям,
Поверхностная модель отображает форму детали с помощью задания ограничивающих ее поверхностей, например, в виде совокупности данных о гранях, ребрах и вершинах.
Объемные модели отличаются тем, что в них в явной форме содержатся сведения о принадлежности элементов внутреннему или внешнему по отношению к детали пространству.
Применяют следующие подходы к построению геометрических моделей: 1. Задание граничных элементов - граней, ребер, вершин. 2. Кинематический метод, согласно которому задают двумерный контур и траекторию его перемещения; след от перемещения контура принимают в качестве поверхности детали. 3. Позиционный подход, в соответствии с которым рассматриваемое пространство разбивают на ячейки (позиции) и деталь задают указанием ячеек, принадлежащих детали; данный метод является очень громоздким и используется редко. 4. Метод конструктивной геометрии - представление сложной детали в виде совокупностей базовых элементов формы и выполняемых над ними теоретико-множественных операций.
В памяти ЭВМ рассмотренные модели обычно хранятся в векторной форме, т.е. в виде координат совокупности точек, задающих элементы модели. Операции конструирования также выполняются над моделями в векторной форме. Наиболее компактна модель в виде совокупности связанных базовых элементов формы, которая преимущественно и используется для хранения и обработки информации об изделиях в системах конструктивной геометрии.
Среди CAD систем различают системы нижнего, среднего и верхнего уровней [40]. Первые из них иногда называют «легкими» системами, они ориентированы преимущественно на 2D графику, сравнительно дешевы, основной аппаратной платформой для их использования являются персональные ЭВМ. Системы верхнего уровня, называемые также «тяжелыми», дороги, более универсальны, ориентированы на геометрическое твердотелое и поверхностное 3D моделирование, оформление чертежной документации в них обычно осуществляется с помощью предварительной разработки трехмерных геометрических моделей. Системы среднего уровня по своим возможностям занимают промежуточное положение между «легкими» и «тяжелыми» системами.
К важным характеристикам CAD систем относятся параметризация и ассоциативность. Параметризация подразумевает использование геометрических моделей в параметрической форме, т.е. при представлении части или всех параметров объекта не константами, а переменными. Параметрическая модель, находящаяся в базе данных, легко адаптируется к разным конкретным реализациям и потому может использоваться во многих конкретных проектах. При этом появляется возможность включения параметрической модели детали в модель сборочного узла с автоматическим определением размеров детали, диктуемых пространственными ограничениями. Эти ограничения в виде математических зависимостей между частью параметров сборки отражают ассоциативность моделей.
Параметризация и ассоциативность играют важную роль при проектировании конструкций узлов и блоков, состоящих из большого числа деталей. Действительно, изменение размеров одних деталей оказывает влияние на размеры и расположение других. Благодаря параметризации и ассоциативности, изменения, сделанные конструктором в одной части сборки, автоматически переносятся в другие части, вызывая изменения соответствующих геометрических параметров в этих частях.
Анализ динамических характеристик рабочего процесса силового агрегата
Величина и скорость изнашивания деталей цилиндро-поршневой группы зависит, прежде всего, от условий работы сопряжений: поршневое кольцо -гильза цилиндра, шейка коленчатого вала - подшипник [3]. Внешние эксплуатационные факторы изменяют условия работы деталей в сопряжениях.
Для деталей цилиндро-поршневой группы факторами, определяющими условия работы в сопряжении гильза цилиндра - поршневое кольцо, являются динамические параметры воспламенения и сгорания топлива и рабочего процесса двигателя [26]. Износ деталей выражается следующей зависимостью: H = apmu"t, (2.1) где а - коэффициент удельного износа, учитывающий влияние условий трения (смазка, температура, коррозионная агрессивность среды и т.д.); р - удельное давление поршневого кольца на стенку гильзы цилиндра; v - скорость перемещения деталей; m и га - показатели влияния давления и скорости на износ; / - продолжительность работы. Коэффициент удельного износа а определяют различными методами, наибольшее распространение получили 2 метода [54]: - определение удельного износа измерением геометрических параметров деталей, производится подсчет объема износа детали, затем этот объем соотносится со временем работы сопряжения; - определение удельного износа путем исследования смазывающей жидкости, проводится оценка изменения массы или объема смазывающей жидкости.
Изменение зазоров в сопряжениях деталей, с высокой степенью точности, можно определить только используя первый метод, но данный метод требует разборки силового агрегата для проведения измерений и следовательно больших материальных затрат и затрат времени.
Показатель т=2...3 указывает на сильную зависимость износа деталей от давления р. Давление в сопряжении гильза - кольцо зависит от динамических параметров рабочего процесса: максимального давления/?z, жесткости сгорания dp/da и периода задержки воспламенения топлива г,-.
Давление поршневого кольца на стенку гильзы цилиндра обусловлено силой упругости кольца и давлением продуктов сгорания при рабочем ходе или воздуха при такте сжатия, прорывающихся в зазор между кольцом и поршневой канавкой [65]. Сила прижатия кольца от давления газов в десятки раз больше силы упругости кольца, и при достаточно больших зазорах между кольцом и канавкой поршня по высоте максимальное давление на первое поршневое кольцо в заколечном пространстве практически не отличается от максимального давления сгорания топливарг [43]. Под действием динамических параметров pz, и dp/da увеличиваются нагрузки на детали и интенсивнее изнашиваются трущиеся поверхности. Взаимосвязь между этими показателями подтверждает сходство индикаторной диаграммы давления рабочего такта с эпюрой износа гильзы цилиндра по высоте (рис. 2.1). Расположение участка максимального износа гильзы совпадает с зоной максимального давления продуктов сгорания pz, а растягивание максимального износа гильзы по ходу поршня у двигателей с наддувом объясняется увеличением пути поршневого кольца, на котором оно испытывает повышенное давление газов, прижимающее его к гильзе [47].
Значительное возрастание скорости изнашивания поршневого кольца на всех режимах, сопровождающихся увеличением динамических параметров рабочего процесса, установлено при испытании силовых агрегатов на различных сортах топлива. При этом вид топлива несущественно влияет на скорость изнашивания колец, если не изменяются динамические параметры его сгорания.
При добавлении в дизельное топливо легких сортов топлив увеличивается жесткость сгорания [49], следовательно, изменяются динамические характеристики. При этом износ верхнего поршневого кольца и других деталей увеличивается в 2,0...2,5 раза.
Запуск двигателя отличается от других режимов работы крайне резким возрастанием динамических параметров процесса сгорания топлива, особенно в начальный период запуска - разгона. Максимальное давление первой вспышки иногда в 2,5 раза больше pz холостого хода, а давление шестой вспышки - в 1,4 раза. Период задержки воспламенения топлива Т/ - увеличивается в 4 раза, а жесткость сгорания - примерно в 10 раз [90].
В момент первого запуска нового, или прошедшего ремонт силового агрегата износ деталей достигает критических значений, кроме этого существует вероятность появления рисок и задиров на рабочих поверхностях деталей.
Влияние параметров рабочего процесса на износ деталей цилиндро-поршневой группы позволяет объяснить разброс износа гильз цилиндров, достигающий 300% и более, многоцилиндровых двигателей, а также интенсивное изнашивание двигателей на неустановившихся режимах работы [97].
Рабочий процесс протекает по разному, не только в различных цилиндрах двигателя, но и от цикла к циклу в одном и том же цилиндре. Коэффициент неравномерности максимального давления последовательных рабочих циклов карбюраторных двигателей с искровым зажиганием достигает 18...29%, в зависимости от условий на впуске. Колебания рабочего процесса по отдельным цилиндрам дизельных двигателей по данным К.Г. Попыка, может достигать 50% [73].
При снижении температуры наружного воздуха или теплового состояния двигателя на каждые 10 скорость изнашивания гильз и поршневых колец увеличивается в среднем на 10.,.11% в первом случае и на 20...25% во втором. При температуре воздуха -35С и тепловом режиме двигателя 55С износ сопряжений в 2,6 раза выше, чем на оптимальном режиме 80С и при температуре воздуха 25С [64]. Интенсивное изнашивание двигателей в этих условиях вызвано не только возрастанием коррозии деталей, но и увеличением контактно-механического изнашивания вследствие динамичного процесса сгорания топлива.
Было установлено, что с понижением температуры воздуха резко увеличиваются максимальное давление сгорания и жесткость рабочего процесса, особенно двигателей жидкостного охлаждения [61]. Например, при снижении температуры воздуха от + 20 С до - 40 С dp/da двигателя увеличивается в 5 раз,р2 - в 2 раза, г,- - на 15 поворота коленчатого вала. В этих же условиях dp/da двигателя с воздушным охлаждения увеличивается всего на 64%, а рг - на 20%.
Автоматизация проектирования при разработке методики приработки силового агрегата
Геометрические параметры большинства силовых агрегатов имеют существенные отличия, как размеров отдельных деталей, так и зазоров в сопряжениях деталей. Исходя из этого, для каждого силового агрегата необходим отдельный расчет показателей, характеризующих процесс проведения приработки, т.е. методика приработки для каждого агрегата должна быть индивидуальной [37]. Параметры, корректирующие методику приработки, так же требуют отдельного расчета.
Рекомендуется использовать последовательность действий, для создания новой или для корректировки существующей методики проведения приработки силового агрегата, представленную на рис. 3.1.
Предлагается автоматизировать наиболее трудоемкие процессы проектирования, имеющие аналитическое описание. Наиболее трудоемким процессом является определение критических значений параметров работы силового агрегата, воздействие которых значительно влияет на качество прирабо-танности поверхностей, а также проверка полученных результатов расчетов.
В рамках данной диссертационной работы было разработано приложение для программы Microsoft Excel. Разработанный программный модуль позволяет проводить расчеты в автоматизированном режиме, разработчику необходимо указать геометрические параметры силового агрегата, удельную нагрузку на вал (коренную или шатунную шейку, поршневой палец), свойства смазывающей жидкости и т.д. Алгоритм расчета сопряжений ответственных деталей представлен на рис. 3.2.
Работа в программном модуле начинается с ввода исходных данных, после чего для начала расчета производится выбор одной из четырех команд.
В зависимости от выбранной команды производится расчет параметров исследуемого сопряжения по формулам и зависимостям, подробно описанным в пункте 2.5. данной диссертационной работы. Результаты расчета представляются в виде значений исследуемых величин.
После выполнения всех команд, программой производится анализ результатов расчетов. Производится объединение значений параметров ограничивающих режимы работы силового агрегата при проведении приработки, полученных при расчетах различных сопряжений. Из одноименных значений выбираются максимальные, с целью получения гарантированного условия работоспособности всех сопряжений деталей,
Для проверки эффективности разработанной или скорректированной методики приработки в настоящее время используется несколько способов.
Первый - проведение приработки на стендовом силовом агрегате, с дальнейшей его разборкой, для изучения и анализа поверхностей сопрягаемых деталей. На основе проведенных измерений делается вывод о качестве внедренных корректировок.
Второй - изучение статистических данных по наработке на отказ силовых агрегатов, прошедших приработку по измененной методике, и агрегатов прошедших приработку по методике до модернизации. На основе сравнения статистических данных, делаются выводы о качестве совершенствования методики приработки.
Третий - проведение проверки расчетов путем использования имитационного моделирования процесса приработки с помощью ЭВМ.
Для проверки результатов наиболее приемлемым считается процесс с использованием ЭВМ, поскольку он требует значительно меньших материальных затрат (не требуется покупка силового агрегата, оборудования для проведения эксперимента, отсутствуют затраты на топливо, смазочные материалы и т.д.), а также в отличие от экспериментального исследования, позволяет в короткие сроки сделать вывод об эффективности нововведений. В случае обнаружения неточностей расчетов при совершенствовании методики, допускается корректировка параметров, не приводящая при этом к дополнительных материальным затратам. Следует так же отметить, что экспериментальное исследование не может предоставить информацию о процессах происходящих в сопряжениях деталей, таких как деформации или контактные напряжения. Это является одним из основных достоинств использования ЭВМ и позволяет конструктору анализировать воздействие тех или иных факторов.
Алгоритм взаимодействия систем конструкторского и функционального проектирования для проверки расчетов с использованием ЭВМ представлен на рис. 3.3. Использование этого алгоритма позволит провести проверку расчетов с использованием любого программного комплекса CAD/CAE.
Для уменьшения трудоемкости создания трехмерных моделей построение предлагается производить не в графическом редакторе программы функционального проектирования (САЕ), а в специальном комплексе программ конструкторского проектирования (CAD). Обычно программы САЕ содержат в своем составе графический редактор, но в большинстве случаев для построения твердотелой модели затрачивается в несколько раз больше времени, чем в программах конструкторского проектирования [66]. Следует отметить, что трехмерные модели должны максимально соответствовать реально существующим деталям силового агрегата, что будет являться гарантией достоверных результатов расчетов [84].
Готовые модели деталей, с описанием характеристик материала, загружаются в программу функционального проектирования, через специальный модуль экспорта/импорта 3D моделей [68].
Производится расчет значений нагрузок, действующих на детали, определяются силы давления газов в цилиндре, инерционные силы, значения минимальной скорости скольжения поршневых колец в цилиндре, минимальной угловой скорости вращения коленчатого вала и т.д.
Расчет сил, действующих в сопряжении цилиндр - поршневое кольцо
При работе двигателя сопряжение шатунная шейка коленчатого вала -подшипник является наиболее нагруженным, по сравнению с сопряжением коренная шейка - подшипник, следовательно, экспериментальные исследования целесообразнее проводить для этого сочленения.
Расчет контактных напряжений в сочленении проводится в определенные моменты времени, которые характеризуются максимальными значениями сил, действующие на коленчатый вал. Такими моментами являются образование в цилиндре максимального давления и нахождение поршня в нижней мертвой точке. В первом случае на коленчатый вал через шатун и поршневой палец действуют силы от расширяющихся газов, во втором помимо сил давления газов действуют инерционные силы, возникающие при изменении направления движения поршневой группы.
Исследования сопряжения проводятся для третьей шатунной шейки, работа которой считается наиболее напряженной.
Расчетные данные для исследования сопряжения при максимальном давлении в цилиндре
Значение угла поворота, при котором давление в цилиндре р2 максимально, определяется расчетом по формуле (2.52) при значении оборотов коленчатого вала двигателя со=366 рад/с: аГ: = 57,3й)г,-0 + 5, Для проведения расчетов задержки воспламенения г, определяются коэффициенты В и С:
В = 2-10- (і-1,53-1(Г3-36б)=0,88-1(Г4, учитывая, что угол опережения зажигания равен 12, а безразмерный коэффициент Л = 0,28 получим: 0,28 (пппа 0,28ЛП1„1 -0,028, S = \l + { 4 ) - 0,978 + 0,913 степень сжатия исследуемого двигателя E=11, поправочный коэффициент, характеризующий действительный объем цилиндрар = —— = 0,93, следова тельно С = л 1 + 0,5 .(11-1)1 = 0,108, 1-. ... 0,93 принимая температуру газов на такте впуска Та =343 К, давление в конце такта наполнения ра =0,0686 МПа (из п. 4.3.1), показатель политропы расширения пг = 1,248, экспериментальный коэффициент, зависящий от энергии активации топлива и от температурного коэффициента испарений равный 3000, получим: { 1А1 \ 5 30004.1 OS1 "" г-=0,88-10-4-0,1080,5 -?-?—] -2,78 1М =20,05-10" . 1,0,0686 J Угол поворота кривошипа коленчатого вала при угловой скорости вращения 366рад/с и максимальном давлении в цилиндре ari = 57,3-366-20,05-10 -12 + 5 = 35,1 Нагрузка на сопряжение определяется из зависимости (2.43), наибольшая сила давления газов рассчитывается по формуле (2.54), РГг =6,43б-ЗЛ4 822,10 6=0,0339МН. Сила инерции, от возвратно-поступательно движущихся масс, действующая на сопряжение, определяется по формуле (2.37), Рп.п = fo,478 + 0,72- 1-0,035-3662.(1+ 0,28)-10-6 = 0,00398 МН.
Направление действия силы инерции противоположно направлению сил давления газов на поршень, поэтому значение силы инерции принимается отрицательным. Р = 0,0339 - 0,00398 = 0,0299 МН. Угол действия силы Р определяется по формуле (2.4): /? = arcsin (0,28 -0,575) = 9. Поскольку сила Р действует в противоположном направлении координатной оси ОХ, программным комплексам конструкторского и функционального проектирования следует указывать угол (270+9).
Нагрузка на сопряжение определяется из зависимости (2.43), наибольшая сила давления газов рассчитывается по формуле (2.55), Ргь = 0,322.3 14 822 1(Гб= 0,00169 МН, где, давление в конце процесса расширения рассчитывается по формуле (2.51), показатель политропы расширения, для двигателя с впрыском топлива п2=1,248: Сила инерции, действующая на сопряжение, определяется по формуле (2-37), рпп =fo,478 + 072 ].0,035-3662-(l-0,28)-10-6=0,0039SMH. V 125 J
Центробежная сила инерции вращающейся части массы шатуна, нагружающая шатунный подшипник кривошипа определяется по формуле (2.42): Kri - 0,420 + 0,720--0,035-3662 =0,00448 МН. 125,
Направление действия сил инерции и сил давления газов на поршень, совпадают, поэтому значения сил инерции принимается положительными. Р = 0,00169 + 0,00398 + 0,00448 = 0,0102 МН.
Приработка двигателя с угловой скоростью вращения коленчатого вала ниже допустимой, определенной в разработанном приложении (0)=121 рад/с), не рекомендуется, поскольку в сопряжении деталей действуют силы, значения которых превышают допустимые. Поиск значения угловой скорости вращения коленчатого вала, в силу сложного процесса движения и условий работы сопряжения, затруднен. Исследования контактных напряжений в сопряжении проводятся с угловой скоростью 116 рад/с и 126 рад/с, т.е с угловой скоростью вращения коленчатого вала меньше допустимой, определенной в разработанном приложении, на 5 рад/с и со скоростью большей на 5 рад/с.
Значительное влияние на работу сопряжения оказывают силы инерции. Давление в конце такта наполнения рассчитано в п. 4.3.1 и составляет 0,0686 МПа. Давление в цилиндре к концу такта сжатия составитрс = 1,859 МПа. Максимальное давление в цилиндре в конце такта сгорания для двигателя с впрыском топлива рг = 6,436 МПа. Нагрузка на сопряжение деталей со стороны сил давления газов рассчи 11 Д.8? іrj—б тывается по формуле 2.54: рГ = 6,436 = 0,0339 МН. Сила инерции, действующая на сопрягаемые детали, при скорости вращения кривошипа коленчатого вала со=116 рад/с, определяется по формуле (2.37), Рп.п = [0,478 + 0,72 — 1-0,035-1162 -(1 + 0,28)-10-6 =0,000399МН. Результирующая сила составит, Р = 0,0339 -0,000399 = 0,03351 МН. Делается допущение, что нагрузка со стороны сил давления газов на поршень остается постоянной при работе двигателя с разной частотой вращения коленчатого вала.
