CALCULUL SURUBURILOR DE BIELA. DIMENSIUNI CARACTERISTICE ALE TIJEI PISTONULUI SI CAPULUI DE CRUCE. RELATII DE VERIFICARE LA REZISTENTA A ACESTOR PIESE

CALCULUL SURUBURILOR DE BIELA. DIMENSIUNI CARACTERISTICE ALE TIJEI PISTONULUI SI CAPULUI DE CRUCE. RELATII DE VERIFICARE LA REZISTENTA A ACESTOR PIESE

1.CALCULUL SURUBURILOR DE BIELA

Suruburile bielelor se dimensioneaza la intindere si se verifica la oboseala. In timpul functionarii, asupra suruburilor lucreaza forta F_f, care se determina astfel: daca z este numarul de suruburi si F_t forta care actioneaza asupra capacului (relatia 7.113: ), forta care va reveni unui surub, atunci cand planul de separare este normal la axa bielei, ar fi: .

Sub actiunea fortei de prestrangere, surubul se deformeaza cu marimea d_s (se comprima), iar ansamblul cap-capac cu marimea d_c (se comprima)(fig.7.28.a). Cele doua deformatii au valori diferite, datorita elasticitatii diferite a pieselor. In timpul functionarii, sub actiunea fortei , surubul se va intinde in plus cu d_s , iar capul, fiind elastic, isi reduce deformatia initiala cu d_c

Modificarea fortelor si deformatiilor in timpul functionarii se urmareste comod cu diagrama forta-deformatie din figura 7.28.b. Forta care produce deformatia totala (d_s d_s ) a suruburilor in timpul functionarii se obtine ridicand din punctul D o verticala pana la intersectia cu dreapta AB si, evident, . Fig.7.28.

Ansamblul cap-capac se descarca, forta fiind mai mica decat forta F_o. Asadar, in timpul functionarii, asupra suruburilor lucreaza forta suplimentara F_s si nu chiar . Se obtin egalitatile:

(7.117)

Pentru a asigura etanseitatea ansamblului, necesara regimului hidrodinamic de ungere, forta de prestrangere trebuie sa indeplineasca urmatoarea conditie: ; in caz contrar, deformatia capacului si strangerea cuzinetului se anuleaza; pe de alta parte forta F_o nu trebuie sa fie nici prea mare, deoarece solicita puternic surubul de intindere.

Prin urmare, se asigura F_o=(2.3) .

Forta suplimentara F_s se determina tinand seama de elasticitatea sistemului. Din DGBH rezulta:

, (7.118)

iar pe de alta parte:

(7.119)

Prin urmare:

(7.120)

Dar tgy si tgj reprezinta chiar rigiditatile pieselor. Ecuatia de deformatie fiind:

F l=A E d (7.121)

rigiditatea este definita de relatia:

, (7.122)

l fiind constanta elastica. Intrucat tgj = F_o/d_s = k_s si tgy = F_o/d_c = k_c, rezulta:

sau (7.123)

Valorile uzuale ale constantei X sunt cuprinse intre 0,15 si 0,25, ea putand fi calculata pe baza dimensiunilor si elasticitatii ansamblului, cu relatiile (7.122) si (7.123).

Diametrele fundului filetului d_s si al partii netede d_s' se determina din relatiile:

(7.124)

(7.125)

in care: c_c = 1,25.3,0 reprezinta un coeficient de siguranta (valorile superioare corespund solicitarilor ridicate la soc); C₁ = 1,3 - factor care tine seama de solicitarile suplimentare de rasucire care apar la strangerea piulitei; C₂ = 1,15 - factor care tine seama de curgerea materialului in prezenta filetului si s_c - limita de curgere a materialului (ptr. OLA, s_c = 6000.14000daN/cm²).

Coeficientii C₁ si C₂ nu se introduc in relatia (7.125) pentru a nu mari rigiditatea suruburilor (este avantajos pentru solicitarea la oboseala).

Verificarea la oboseala se face in functie de tipul ciclului de solicitare. Eforturile unitare maxime in portiunea filetata (A_s) si in sectiunea nefiletata (A_s') sunt date de relatiile:

; (7.126)

, (7.136')

iar cele minime:

; (7.127)

(7.127')

In cazul ciclului asimetric sau pulsant, coeficientul de siguranta se calculeaza cu relatia (7.20) (din calculul boltului):

,

in care: s_v si s_m se determina cu relatiile (7.21) si (7.22); rezistenta la oboseala s = 3000.7000 daN/cm²; coeficient efectiv de concentrare este b_k = 3,0.4,5 pt. OLC si b_k = 4,0.5,5 ptr.OLA; factorul dimensional e = 0,8.1,0; coeficientul de calitate g = 1.1,5 si coeficientul de incarcare y = 0,2. Valoarea admisibila a coeficientului de siguranta este c_a = 3,5.4,0.

In cazul ciclului ondulant, coeficientul de siguranta se calculeaza tot cu relatia (7.20), daca este indeplinita conditia:

, (7.128)

unde:

(7.129)

si y este dat de relatia (7.93): (calcul bolt). Daca nu este indeplinita conditia (7.128), coeficientul de siguranta este dat de relatia:

, (7.130)

cu valorile admisibile c_a = 1,3.2,0.

2.CALCULUL TIJEI PISTONULUI

Dimensiunile principale ale tijei pistonului se stabilesc in functie de alezaj si de cursa pistonului:

diametrul tijei pistonului: d_tp = (0,25.0,27)D;

lungimea tijei pistonului: L_tp = (1,5.2,1)S;

diametrul tijei    in traversa capului de cruce: = (0,7.0,8)d_tp.

Verificare tijei se face la compresiune si flambaj sub actiunea fortei maxime de presiune a gazelor F_pmax. Efortul unitar de compresiune este:

[daN/cm²] (7.131)

unde A_tp este aria sectiunii transversale a tijei pistonului, in cm². Valoarea maxima admisibila este daN/cm² pentru tijele din OLC si daN/cm² pentru tijele din OLA.

Coeficientul de siguranta la flambaj se determina cu relatia:

, (7.132)

unde F_cr reprezinta sarcina critica a tijei:

[N] (7.133)

L_f fiind lungimea de flambaj, in cm (se recomanda L_f L_tp) si I - momentul de inertie axial al sectiunii transversale a tijei, egal cu:

- pentru sectiunea plina; (7.134)

- pentru sectiunea inelara. (7.135)

Valoarea admisibila a coeficientului de siguranta este c_a = 16.25.

La randul ei, suprafata tronconica de sprijin de la capatul tijei se verifica la strivire. Notand cu d₁ si d₂ diametrele superior si inferior ale zonei tronconice, presiunea specifica de strivire este data de relatia:

[daN/cm²] (7.136)

si nu trebuie sa depaseasca s_sa = 800.1000daN/cm².

Portiunea filetata a tijei pistonului se verifica la intindere, care se produce sub actiunea fortei de gripaj:

[daN] (7.137)

Efortul unitar de intindere in acest caz este:

[daN/cm²] (7.137)

unde d_s este diametrul portiunii filetate. Valoarea maxima admisibila a acestui efort unitar este s_ia 1000daN/cm².

In aceeasi sectiune, tija pistonului se verifica la intindere si sub actiunea fortei de inertie a maselor cu miscare de translatie, corectata cu un coeficient m = 0,09.0,10, corespunzator fortei de pretensionare a tijei. Efortul unitar de intindere in acest caz este:

[daN/cm²] (7.138)

valoarea sa maxim admisibila fiind daN/cm².

3. CALCULUL CAPULUI DE CRUCE

Capul de cruce se realizeaza intr-o varietate larga de forme constructive, valorile uzuale ale dimensiunilor sale constructive fiind:

inaltimea patinei: H_p = (0,55.0,65)S;

inaltimea glisierei: L_g = S+H+2c (c - inaltimea gulerului de reazem);

lungimea corpului capului de cruce (piesei paralelipipedice): L_c=(1,2.1,5)d_tp;

diametrul fusurilor capului de cruce; d_f = (0,3.0,5)D;

lungimea fusurilor: l_f = (1,35.1,60)d_f.

Traversa (piesa paralelipipedica) a capului de cruce este solicitata la incovoiere sub actiunea fortei maxime de presiune a gazelor F_pmax care determina momentul:

[Nm] (7.139)

unde l_s [m] este distanta dintre reazemele piciorului bielei.

Modulul de rezistenta al sectiunii traversei fiind:

[cm³] (7.140)

efortul unitar de incovoiere are expresia:

[daN/cm²] (7.141)

valoarea maxima admisibila fiind s_ia 1000daN/cm².

Fusurile capului de cruce sunt solicitate, de asemenea, la incovoiere, efortul unitar fiind:

[daN/cm²] (7.142)

unde modulul de rezistenta se calculeaza cu relatiile:

- pentru sectiunea circulara plina; (7.143)

- pentru sectiunea inelara. (7.143')

unde d_fi = (0,4.0,6)d_f.

Valoarea maxim admisibila a acestui efort unitar este s_ia = 600.1000daN/cm².

In sfarsit, presiunea specifica admisibila pe suprafata de reazem a patinei nu trebuie sa depaseasca p_sa = 4.6 daN/cm² pentru capul de cruce unilateral si p_sa=5.8daN/cm² pentru cel bilateral, pentru a se asigura ungerea intre patina si glisiera. Presiunea specifica se determina cu relatia:

[daN/cm²] (7.144)

in care A_p este aria patinei. Relatia (7.144) serveste la dimensionarea patinelor capului de cruce.