Dane	Obliczenia	Wynik
ε=9 m=1,3	Zaprojektować wykorbiony wał silnika spalinowego jednotłokowego. Parametry: ε=9 -stopień sprężania, D=250mm -średnica tłoka, n=700 -obroty ustalone, n=1300 -obroty maksymalne, Wał ma pracować 30 lat przy współczynniku wykorzystania pracy 0,4 na 1 zmianę. 1.Wartości głównych proporcji silników ZI rzędowych gdzie: D- średnica tłoka S- skok tłoka k=(0,7-1,1) Dobieram k=1 r- promień wykorbienia l- długość korbowodu Dobieram λ=0,27 Obliczanie skoku tłoka Promień wykorbienia r jest równy Obliczanie długości l korbowodu. 2. Obliczanie ciśnienia działającego na tłok w wyniku spalania paliwa oraz siły działającej na korbowód. Przyjmuje średnią wartość wykładnika politropy przemiany sprężania m=1,3 (1,28-1,4) ε=9 3. Główne proporcje wymiarowe wykorbień silników ZI rzędowych dck- średnica czopu korbowego lck- długość czopu korbowego dcg- średnica czopu głównego lcg- długość czopu głównego b- szerokość ramienia h- grubość ramienia D- średnica cylindra 4.Dobór materiału na wał. Stal do ulepszania cieplnego 35HGS Hartowana w oleju - 880°C Odpuszczana w oleju 540°C Rm=800 Zginanie: Zgo=0,42*800=336 MPa Obciążenia osiowe: Zrc=0,31*800=248 MPa Skręcanie: Zso=0,25*800=200 MPa 5. Obliczanie statyczne wału korbowego dla dwóch położeń: Gdy wykorbienie znajduje się w położeniu odpowiadającym GMP, Gdy wykorbienie jest odchylone od tego położenia o ok. 35°, tzn. w położeniu odpowiadającym największej sile stycznej T. a).Obliczenie wału korbowego obciążonego maksymalna siłą nacisku gazów, przy położeniu wykorbienia odpowiadającym GMP. Czop główny można pominąć w tym położeniu bo ma on większą średnice niż czop korbowy. Ramię wykorbienia -siła ściskająca ramię wykorbienia: -Powierzchnia ściskająca w ramieniu: Przyjmuje: h=D=250mm -Naprężenia ściskające w ramieniu -Moment zginający ramię: -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie -Naprężenia zginające ramię -Naprężenia wypadkowe w ramieniu Czop korbowy -siła zginająca czop: -Moment zginający czop: -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie: -Naprężenia zginające ramię: -Siła ścinająca: -Powierzchnia ścinanego przekroju: Dla dck=125mm=0,125m Warunek jest spełniony b). Obliczanie wału przy odchyleniu wykorbienia o 35° od położenia odpowiadającego GMP. Przyjmuje się w przybliżeniu, że w tym położeniu wykorbienia wartość siły nacisku gazów P=0,75Pmax Dwie składowe siły S: Gdzie: Czop główny -Siła ścinająca: 0,5S -Powierzchnia ścinanego przekroju: -Naprężenia ścinające: -Moment skręcający: -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie: -Naprężenia skręcające: -Siła zginająca: 0,5S -Moment zginający -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie: -Naprężenia zginające: Naprężenia główne sprawdza się w dwóch miejscach na obwodzie zewnętrznym przekroju. Dla dcg=0,15m=150mm Warunek wytrzymałości jest spełniony Warunek wytrzymałości jest spełniony Ramie wykorbienia W obliczeniach zakładam ,że przekrój ramienia jest prostokątny. Na przekrój w środku długości ramienia działają siły: -siła 0,5R zginająca ramię względne osi x-x, -siła 0,5R ściskająca ramię, -siła 0,5T zginająca ramię względne osi y-y, -moment M0 zginający ramię względne osi y-y, -siła 0,5T skręcająca ramię. -Moment zginający od siły 0,5R -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie: -Naprężenia zginające: -Siła ściskająca: 0,5S -Powierzchnia przekroju: -Naprężenia ściskające: -Moment zginający od siły 0,5T i momentu M0 -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie względem osi y-y: -Naprężenia zginające: -naprężenia wypadkowe normalne (punkt 1) -naprężenia wypadkowe normalne (punkt 2) -Siła ścinająca: 0,5T -Naprężenia ścinające: -Moment skręcający od siły 0,5T: -Naprężenia skręcające (obliczone wg. przybliżonego wzoru): -Naprężenia zastępcze w punkcie 1 przekroju Dla h=0,05=50mm Warunek wytrzymałości jest spełniony Czop korbowy -Moment zginający od siły 0,5R -Naprężenia zginające: -Moment skręcający: -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie: -Naprężenia skręcające: -Siła ścinająca: 0,5S -Naprężenia ścinające: -Naprężenia zastępcze: Dla dck=125mm Warunek wytrzymałości jest spełniony Wymiary wału są następujące: dck- średnica czopu korbowego =125mm lck- długość czopu korbowego =125mm dcg- średnica czopu głównego =150mm lcg- długość czopu głównego =100mm b- szerokość ramienia = 250mm h- grubość ramienia =50mm 6.Obliczanie koła zamachowego. Obliczenie koła zamachowego przeprowadzę na podstawie warunku niezawodnego uruchomienia silnika przy ręcznym obracaniu wału korbowego. -Praca sprężania: K=1,4 D=2S=500mm ρ = 7850 kg/m³ Koło zamachowe umocowane będzie śrubami do kołnierza , odkutego na wale korbowym. 7.Obliczanie przedniego zakończenia wału korbowego. -Moment skręcający: -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie: -Naprężenia skręcające: -Siła ścinająca: mg = 1kN -Powierzchnia ścinanego przekroju: -Naprężenia ścinające: -Moment skręcający: -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na skręcanie: -Naprężenia skręcające: -Siła zginająca: mg=1kN -Moment zginający -Wskaźnik wytrzymałości przekroju na zginanie: -Naprężenia zginające: Dla dcg=0,12m=120mm Warunek wytrzymałości jest spełniony Zwiększam średnice o 15 % ze względu na osłabienie przekroju przez wpust. 8. Obliczenie wymiaru wpustów Materiał na wpust E360 pdop=150MPa Dla średnicy d dobieramy wpust 20x12 o zakresie długości L=56mm - 220mm, dobieramy L=120 Obliczamy długość l Obliczenie długości wpustu ze względu na docisk powierzchniowy Wpust jest prawidłowo dobrany 9. Dobór łożysk Reakcja w podporze d-średnica wału =150mm Obliczamy trwałość 2 warunek Fd=1,5 ft=0,75 Dla średnicy d=150mm i nośności dobieram łożysko NU330E o parametrach: d=150mm D=320mm B=65mm C=900kN C0=965kN Sprawdzamy obciążenia zastępcze na łożyskach -obciążenia poprzeczne -obciążenia wzdłużne Wartość e dla jedno i dwurzędowych łożysk wałeczkowych : Więc: W związku z tym wartość współczynników X i Y wynoszą: - dla przypadku ruchomego wałka wynosi: Ostatecznie otrzymujemy następujący wzór na obciążenia: Ostatecznie sprawdzamy : łożyska zostały prawidłowo dobrane. Postaciowo zmęczeniowa wytrzymałość wału korbowego wg. A. Lejkina i H. Massa. Zredukowana wartość granicy zmęczenia (uwzględniająca warunki obróbki plastycznej i powierzchniowej) W przypadku zginania: W przypadku skręcania: Gdzie: κσ , κτ- współczynnik uwzględniający wpływ umocnienia. κσ= 0,94 κτ= 1 c-współczynnik wpływu chropowatości powierzchni. c=0,95 f- współczynnik uwzględniający przebieg włókien w wale korbowym. f=0,95 z- współczynnik stopnia przekucia. z=0,96 b- współczynnik korekcyjny w zależności od średnicy czopa. b=0,8 w- współczynnik wpływu obróbki warstwy powierzchniowej. w=1,63 Dla przejścia czopów głównych w ramię korby , ze względu na nieduże wartości naprężeń zginających , oblicza się tylko rzeczywisty współczynnik bezpieczeństwa przy skręcaniu: gdzie: ε τ - współczynnik wpływu wielkości przedmiotu. ε τ =0,68 α τ - współczynnik kształtu dla skręcania. α τ =2 τm – średnia wartość naprężeń stycznych cyklu. τ α – amplituda naprężeń stycznych. β τ - współczynnik działania karbu dla skręcania obliczony z zależności: η - współczynnik wrażliwości materiału na działanie karbu. η =0,89 ψ τ - współczynnik wrażliwości materiału na asymetrię cyklu przy skręcaniu. ψ τ =0,08	λ=0,27 Zgo=336 h=250mm dck=125mm dcg=150mm h=50mm dck=125mm D=500mm