1.4 Выводы

В ходе расчета двигателя в системе имитационного моделирования «Альбея» удалось получить мощность, практически равной мощности при расчете по методике [1].

Однако ряд параметров существенно отличается: коэффициент остаточных газов уменьшился на 30,1 процента. Это произошло из-за регулировки длин впускных и выпускных труб и их площадей. В результате чего увеличили количество свежего заряда, поступающего в цилиндр двигателя в процессе впуска. В то время как коэффициент наполнения увеличился на 2,75 процентов, максимальное давление цикла уменьшилось на 37,1 процента, а максимальная боковая сила, действующая со стороны поршня на цилиндр увеличилась на 61,7 процентов. К другим значительным изменениям стоит отнести падение максимального давления цикла на 37,1 процента и снижение сил, действующих на поршневой палец и по касательной к кривошипу на 25,1 процента и 26,9 процента

соответственно.

Причиной расхождения может быть несовершенство методики [1] и человеческий фактор при ручном расчете с вероятностью ошибок. Методика расчета по системе имитационного моделирования «Альбея» отличается от методики [1] тем, что методика расчета [1] не учитывает некоторые параметры, влияющие на показатели двигателя, расчет ведется по обобщенным формулам.

2 Расчет теплонапряженного состояния поршневой группы методом конечных элементов

2.1 Цель работы

Целью работы является изучение напряжений, возникающих в материале деталей цилиндропоршневой группы, и проведение анализа по изменению конструкции деталей для обеспечения их работоспособности.

2.2 Порядок выполнения работы

2.2.1 Созданы трехмерные модели рассчитываемых деталей в SolidWorks. Получены чертеж поршня в соответствии с рисунком 2.1 и чертеж поршневого кольца в соответствии с рисунком 2.2.

Рисунок 2.1 – Чертёж поршня М (1:2,5)

Рисунок 2.2 – Чертеж поршневого кольца М (1:1)

2.2.2 Заданы материал деталей : поршень – легированный алюминий (сплав 2018) ; поршневое кольцо – литая углеродистая сталь.

В программе CosmosWorks назначены нагрузки на рассчитываемые детали, полученные из динамического расчета. Получены общие виды схем нагружения в соответствии с рисунками 2.3 и 2.4.

Рисунок 2.3 – Нагрузки на поршень

Рисунок 2.4 – Нагрузки на кольцо

2.2.3 Заданы следующие нагрузки для поршня:

- давление газов Рг на днище поршня с учетом давления в кривошипной камере, равное 4,74 МПа;

- тепловое воздействие на днище поршня, заданное температурой Т, равной 593 К;

- боковое усилие N на поршень со стороны цилиндра, равное 5,08 кН;

-максимальная инерционная нагрузка, заданная ускорением j, действующим на поршень, равным 10,3 км/с²;

- сила на бобышки поршня со стороны поршневого пальца задана с помощью

ограничения.

2.2.4 Заданы следующие нагрузки для поршневого кольца:

- реакция сил упругости поршневого кольца на стенку цилиндра Pупр, равная 25 Н;

- давление поршневых газов Рг на верхнюю кромку кольца, равное 4,74 МПа;

- усилие при одевании кольца на поршень Р, равное 16 Н;

- максимальная инерционная нагрузка, заданная ускорением j, действующим на поршневое кольцо, равным 10,3 кг/с²;

- ограничение (фиксация) кольца в сечении напротив замка.

2.2.5 Проведен расчет на прочность поршня и поршневого кольца, определенымаксимальные напряжения, действующие в материале расчетных деталей, напряжения сравнены с допускаемыми, определен запас прочности.