3.4 Вывод

Все детали работоспособны.

Имеются существенные различия в полученных значениях напряжений:

- напряжение в среднем сечении пальца, рассчитанное в CosmosWorks больше в 1,7 раза, чем напряжение, рассчитанное по методике [1];

- напряжение на наружней поверхности поршневого пальца, рассчитанное в CosmosWorks больше почти на 92 процента, чем напряжение, рассчитанное по методике [1];

- напряжение в сечение пальца между бобышкой поршня и 

поршневой головки шатуна, рассчитанное в CosmosWorks больше в 1,7 раз, чем напряжение, рассчитанное по методике [1];

-напряжение в крышке кривошипной головки шатуна, рассчитанное в CosmosWorks меньше в 133 раз, чем напряжение, рассчитанное по методике [1].

Причины большого различия напряжения пальца в среднем сечении, сечение пальца между бобышкой поршня и поршневой головки шатуна и наружной поверхности пальца (расхождение напряжений 66,7 процентов, 74,1 процента и 91,7 процентов) в том, что используются различные методики расчета, наличие человеческого фактора с вероятностью ошибок, использования материала со свойствами отличными от материала, применявшегося при расчетах по методике [1].

4 Расчёт теплонапряжённого состояния корпусных деталей методом конечных элементов

4.1 Цель работы

Целью работы является изучение напряжений, возникающих в материале коленчатого вала и гильзы цилиндра, и проведение анализа по изменению конструкции деталей для обеспечения их работоспособности.

4.2 Порядок выполнения работы

Рисунок 4.1 − Чертеж коленчатого вала М (1:5)

4.2.1 Созданы трехмерные твердотельные модели рассчитываемых деталей: коленчатого вала и гильзы цилиндра в SolidWorks, и получены их чертежи в соответствии с рисунками 4.1 и 4.2.

Рисунок 4.2 − Чертеж гильзы цилиндра М (1:2)

4.2.2 Заданы материалы деталей: коленчатый вал – серый легированный чугун , гильза цилиндра – легированная сталь.

4.2.3 В программе CosmosWorks назначены нагрузки на рассчитываемые детали, полученные из динамического расчета (см. лабораторную работу №1 раздел 1.3), а также требуемые ограничения.

4.2.4 Заданы следующие нагрузки на коленчатый вал:

- сила, действующая по касательной к кривошипу на шатунную шейку коленчатого вала, равная 20,6 кН;

- сила, действующая вдоль кривошипа на шатунную шейку коленчатого вала, равная 28,1 кН;

- максимальная инерционная нагрузка, действующая на коленчатый вал, заданна угловой скоростью вращения, равной 10275 м/с² - максимальный крутящий момент на носке коленчатого вала, задан с помощью ограничения (фиксации);

- реакции на коренных опорах вращения заданны с помощью шарнирного ограничения (подшипника).

Получена схема нагружения коленчатого вала в соответствии с рисунком 4.3.

Рисунок 4.3 − Нагрузки, действующие на рассчитываемый коленчатый вал

4.2.5 Заданы следующие нагрузки на гильзу цилиндра:

- давление газов Рг на гильзу цилиндра вблизи верхней мертвой точки,

равное 4,74 МПа;

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

- боковая сила, действующая со стороны поршня на цилиндр, равная 5,08 кН;

- сила, действующая от блока цилиндров на опорные поверхности гильзы цилиндра, заданная ограничением (фиксация).

Получена схема нагружения гильзы цилиндра в соответствии с рисунком 4.4

Рисунок 4.4 − Нагрузки, действующие на рассчитываемую гильзу цилиндра

4.2.6 Проведен расчет на прочность коленчатого вала и гильзы цилиндра.

4.2.7 Проанализированы полученные данные:

- определены максимальные напряжения, действующие в материале расчетных деталей;

- сравнены с допускаемыми напряжениями;

- определены коэффициенты запасы прочности;

- сделаны заключения о работоспособности деталей.