Post on 08-Jul-2018
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
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
3/35
8/19/2019 aditza calcul
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:=
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
6/35
*unimea pistonului:
< 1 #⋅:= < $2 mm=
*unimea mantalei:
* 0&' #⋅:= * 2&3mm=
naltimea de compresie:
l1 0&5⋅:= l1 53&3mm=
naltimea de protectie a sementului de 4oc:
! 0&11 #⋅:= ! mm:=
Drosimea 4lancului:
!c 0&0;5 #⋅:= !c 3&'mm=
8/19/2019 aditza calcul
7/35
Drosimea capului:
δ 0&2 #⋅:= δ 21&3mm=
#istanta dintre 6osa"ele aleza"ului 6oltului:
6 0&3' #⋅:= 6 30&3 mm=
#iametrul 4undului sementului:
t 3mm:= - rosimea radiala a sementului:
d # 2 1&3⋅ t⋅−:= d ';&2mm=
#imensionare pistonului:
#iametrul interior al capului pistonului:
σral 30.Pa:=
Patm 0&0>$.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
⋅:=
8/19/2019 aditza calcul
8/35
8/19/2019 aditza calcul
9/35
8/19/2019 aditza calcul
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
8/19/2019 aditza calcul
11/35
(ur6a de repartitie a presiunii sementului pe olinda cilindrului
Drosimea a%iala a sementilor:
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
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=
8/19/2019 aditza calcul
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$
8/19/2019 aditza calcul
15/35
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
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=
8/19/2019 aditza calcul
18/35
Feri4icarea la oalizare:
Pentru a=0&' aem urmatoarele marimi si alori:
8/19/2019 aditza calcul
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=
8/19/2019 aditza calcul
20/35
5& ()*(+*+* #, #.,NSN), )* ,*,
)leerea materialului&Se alee pentru 6iela otel de im6unatatire aliat: 30 .o(rNi 20&
#imensionarea piciorului 6ielei:
#imensiunile capului 6ielei:
- diametrul interior:
di 3&3mm:=
- diametrul e%terior:
8/19/2019 aditza calcul
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( )⋅+( )⋅:=
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
23/35
#imensiunile caracteristice ale 6ielei:
- lunimea de lucru a 6ielei:
l 1'2mm:=
- dimensiunile sectiunii:
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
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−( )+⋅:=
8/19/2019 aditza calcul
26/35
"c 3211&23daN:=
Se adopta umatoarele dimensiuni:
- diametrul interior:
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=
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
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
8/19/2019 aditza calcul
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
8/19/2019 aditza calcul
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:
8/19/2019 aditza calcul
31/35
lm 0& dm⋅:= lm 2'&;5mm:=
- diametrul interior:
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=
8/19/2019 aditza calcul
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:=
8/19/2019 aditza calcul
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&':=
8/19/2019 aditza calcul
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
=
8/19/2019 aditza calcul
35/35