Детали кривошипно-шатунного механизма - Дипломная работа

бесплатно 0
4.5 71
Подготовка 3d моделей основных деталей кривошипно-шатунного механизма. Напряженно-деформированное состояние коленчатого вала, шатуна, поршня, поршневого пальца. Анализ напряженно-деформированного состояния поршневых пальцев альтернативных конструкций.

Скачать работу Скачать уникальную работу

Чтобы скачать работу, Вы должны пройти проверку:


Аннотация к работе
Условия работы элементов цилиндропоршневой группы и кривошипно-шатунного механизма характеризуются значительными и быстропеременными нагрузками, возникающими в них при различных режимах работы двигателя. Для прочностного анализа элементов кривошипно-шатунного механизма могут использоваться экспериментальные, аналитические и численные методы. Существует множество экспериментальных методов анализа напряженно-деформированного состояния тела. На основании предварительного кинематического и динамического расчета определяются усилия, действующие на элементы кривошипно-шатунного механизма. Кроме того, напряжения определяются для конкретных точек, областей (например, максимальные напряжения в плоскости оси отверстия для смазки в коленчатом вале), получить же картину распределения напряжений для всего тела в целом не представляется возможным.Объект исследования - элементы кривошипно-шатунного механизма 4-х цилиндрового дизельного двигателя: коленчатый вал, поршень, шатун и поршневой палец. Основные исходные данные для расчета напряженно-деформированного состояния элементов кривошипно-шатунного механизма, являющиеся результатом динамического расчета, выполненного в аналитической форме и предоставленного заказчиком, представлены в таблице 1.1. Максимальная сила, действующая на поршень, PSMAX 125498,98 Н Максимальная сила, сжимающая шатун, SZMAX 125638,93 Н Максимальная сила, растягивающая шатун, SZMIN-16973,68 НКоленчатый вал находится под воздействием внешних сил и моментов от сил давления газов и сил инерции движущихся масс, являющихся периодическими функциями угла поворота кривошипа. Резкое изменение поперечных сечений и направления отдельных элементов кривошипа, а также характер распределения действующих сил приводят к неравномерному распределению напряжений по длине вала и по его поперечным сечениям. Для проведения анализа напряженно-деформированного состояния коленчатого вала на основании его трехмерной модели была сформирована конечно-элементная модель. На основании расчетной схемы, приведенной на рисунке 1.2, были рассчитаны усилия, действующие на коленчатый вал, в проекциях на оси пространственной системы координат. В таблице 2.1 приведены четыре варианта сочетаний нагрузок, поочередно действующих на коленчатый вал при воспламенении рабочей смеси (рабочий ход) в каком-либо одном из цилиндров.Прочностной расчет шатуна включает в себя определение характеристик напряженно-деформированного состояния в поршневой головке, стержне, кривошипной головке [1]. В ходе предварительной обработки для удобства задания граничных условий кривошипная головка была разделена на две части плоскостью, ортогональной оси стержня шатуна. Анализ напряженно-деформированного состояния шатуна целесообразно проводить для случаев растяжения и сжатия. Стержень шатуна работает в условиях знакопеременных нагрузок по асимметричному циклу - разрывается силами инерции поступательно движущихся масс и сжимается в момент сгорания силой, равной разности силы давления газов и силы инерции [1, 7]. Таким образом, шатун нагружается силой (суммарная сила от силы давления газов и сил инерции поршневой группы).При работе двигателя на поршень действуют переменные по величине и направлению осевые силы давления газов и инерции, а также нормальные силы, прижимающие поршень к стенке цилиндра [1]. В связи с этим оправданным является подход, основанный на расчете напряженно-деформированного состояния поршня на базе конечно-элементного моделирования. Конечно-элементная модель поршня (рисунок 2.7) была построена на основе соответствующей CAD-модели, импортированной в среду ANSYS. В качестве материала для поршня принят сплав АК12М2МГН (АЛ25) со следующими характеристиками: плотность ? = 2750 кг/м3, модуль упругости E=7,5?104 МПА, коэффициент Пуассона m=0,26, предел прочности на разрыв sp = 186 МПА [8, 9]. Согласно [1], нагружение поршня осуществляется силой , представляющей собой геометрическую сумму силы давления газов на поршень и силы инерции, и боковой силой .На основе соответствующе CAD-модели была сформирована конечно-элементная модель поршневого пальца (рисунок 2.9). В качестве материала для поршневого пальца была принята сталь 12ХН3А со следующими характеристиками: модуль упругости E=2,1?105 МПА, коэффициент Пуассона m=0,3, предел текучести st=685 МПА, предел прочности sв=930 МПА [10]. Силы инерции поршня, направленные от оси коленчатого вала и разгружающие поршневой палец, при расчетах на режиме максимального крутящего момента не учитываются [1].Рисунок 3.1 - Изолинии перемещений при сочетании нагрузок, соответствующем воспламенению рабочей смеси в четвертом цилиндре (1-й случай нагружения) Рисунок 3.2 - Изолинии эквивалентных напряжений при сочетании нагрузок, соответствующем воспламенению рабочей смеси в четвертом цилиндре (сл.1) Рисунок 3.4 - Распределение эквивалентных напряжений в сечении коленчатого вала, проходящем через точку их максимума при воспламенении рабочей смеси в четвертом цилиндре (сл. Рисунок 3.8 - Изолинии перемещений коленчатого вала при

План
СОДЕРЖАНИЕ

Введение

1. Исходные данные и нагрузки

2. Подготовка конечно-элементных 3d моделей основных деталей кривошипно-шатунного механизма для прочностного расчета

2.1 Конечно-элементная модель и условия виртуальных испытаний коленчатого вала

2.2 Конечно-элементная модель и условия виртуальных испытаний шатуна

2.3 Конечно-элементная модель и условия виртуальных испытаний поршня

2.4 Конечно-элементная модель и условия виртуальных испытаний поршневого пальца

3. Прочностной расчет основных деталей кривошипно-шатунного механизма

3.1 Напряженно-деформированное состояние коленчатого вала

3.2 Напряженно-деформированное состояние шатуна

3.3 Напряженно-деформированное состояние поршня

3.4 Напряженно-деформированное состояние поршневого пальца

3.5 Анализ напряженно-деформированного состояния поршневых пальцев альтернативных конструкций

Заключение

Список использованных источников

Вы можете ЗАГРУЗИТЬ и ПОВЫСИТЬ уникальность
своей работы


Новые загруженные работы

Дисциплины научных работ





Хотите, перезвоним вам?