Kết cấu động cơ đốt trong - Tính toán sức bền nhóm thân máy nắp máy

Tài liệu tham khảo Kết cấu tính toán động Cơ đốt trong - Bản vẽ Cơ cấu phối khí thuộc Bộ môn Động lực, Khoa Cơ khí, Đại học kỹ thuật

Chương 6 Tính toán sức bền nhóm thân máy nắp máy

6.1 Tính sức bền lót xi lanh:

Các quan hệ kích thước:

1 Xi lanh khô:

Ứng suất kéo dọc theo xi lanh:



D

2 0 5, MN/m2

2 Xi

đượ

c tính theo công thức Lame:

a Ứng suất kéo mặt trong theo phương tiếp tuyến:

2 2 1

2 2 1 z Zxt

D D

D D p







b Ứng suất kéo mặt ngoài theo phương tiếp tuyến:

2 2 1

2 z Zxn

D D

D 2 p





c Ứng suất kéo mặt trong theo phương hướng kính:

z Zyt   p



d Ứng suất kéo mặt ngoài theo phương hướng kính:

0

Zyn 



Nếu xét đến trạng thái ứng suất nhiệt:

e Ứng suất nén ở mặt trong lót xi lanh:

D

D 1 D

D 2 1 ) 1 ( 3

) t t ( E

1

1 n

t Tt

















f Ứng suất kéo ở mặt ngoài lót xi lanh:

D

D 1 D

D 2 ) 1 ( 3

) t t ( E

1

1

n t Tn

















 hệ số dãn nở dài: Gang  =10,5.10-6/độ

Thép  = 11.10-6/độ Thông thường US kéo tổng cộng mặt ngoài lớn hơn mặt trong, nên chỉ cần tính :  TnZxn< [] = 80 MN/m2

3 Tính sức bền phần vai ống lót:

Phần vai chịu phản lực siết nắp máy từ thân xi lanh lên vai ống lót Pg và lực ngang Nmax

Pg = (1,2 - 1,6) pz.D2

Xét ứng suất tại tiết diện I - I: Lực Pg rời về A thành: PT + PN + (Pg.l)

a Ứng suất kéo do lực P N :

h D

P m

N K







b Ứng suất cắt do lực P T :

h D

P m

T c







c Ứng suất uốn do mô men P g l gây ra:

6

h D

l P

2 m

g u







d Ứng suất tổng tại I - I:

2 c 2 u

(     





Xét ứng suất tại tiết diện II - II:

e Ứng suất cắt do lực P g :

a D

P

3

g c







f Ứng suất nén do lực P g gây ra trên mặt rãnh:

b D

P

f

g n







[n] = 15-20 MN/m2 gioăng mềm, 40 với gioăng đồng, 100 với gioăng thép

g Ứng suất nén do lực P g gây ra trên mặt tựa III - III:

) D D (

P 4

3 2

g n







h Ứng suất uốn do lực ngang N gây ra:

) D D ( L , 0

D l

l N

4 4 1

1 2 1 max u





k Độ biến dạng khi chịu uốn:

J E L 3

l

l N

2 1 2 max

 J là mô men quán tính của tiết diện vành khăn có chiều rộng vành khăn (D1-D)/2

6.2 Tính sức bền nắp xi lanh:

Ứng suất trong nắp xi lanh do lực khí thể Pz, lực xiết bu lông nắp Pbl

và phản lực từ thân Pf và ứng suất nhiệt

Pz phân bố trên diện tích

4

D 2 f



Giả thiết vì chịu lực đối xứng nên coi pz là lực tập trung trên trọng tâm nửa vòng tròn (2

3

Df

 ), giá trị lực là

P D

p

z

2 8

2

 

Phản lực Pf từ thân lên khi ép nắp xuống cách trục x

- x là D f

 và lực xiết bu lông đặt cách x -x là: D g



Khi động cơ không làm việc Pz = 0 Nắp chịu mô men là:

Mu P Dbl g P Df f

2  2  MN.m vì Pg = Pf nên:

Mu Pbl D D

g f

Khi động cơ làm việc Pz  0 nên nắp chịu mô men:

Mu P Dbl g P Df f Pz Df

2 3

Do Pf = Pbl - Pz và Pbl = k.Pz nên:

Động cơ tốc độ cao: k= 2,5-3,5; động cơ tốc độ thấp, trung bình k =1,5-2,5

) D ) 3

1 k ( kD ( 2

P



a Khi đó ứng suất kéo trên mặt nguội:

i

1 u 1

u 1

k

J

l M W

M







b Ứng suất nén trên mặt nóng:

i

2 u 2

u 2

k

J

l M W

M







Với : Ji mô men quán tính của tiết diện tính toán đối với trục i - i đi qua trọng tâm của tiết diện (m4)

l1, l2 khoảng cacïh từ mặt nguội và mặt nóng đến trục i - i

[k] = 50 MN/m2 đối với vật liệu gang, [k] = 80 MN/m2

đối với vật liệu thép, [k] = 35 MN/m2 đối với vật liệu hợp kim nhôm

c Ứng suất nhiệt của mặt nóng:

 

 t

E t t



( )

1 2

2 1

Do k 2 > k1 nên ứng suất tổng tác dụng lên nắp:

t

2  





 < [] = 150 MN/m2 gang và 250 MN/m2 với thép