| CATEGORII DOCUMENTE |
| Aeronautica | Comunicatii | Electronica electricitate | Merceologie | Tehnica mecanica |
Constructia si calculul boltului
Boltul (axul pistonului) este organul mobil ce articuleaza pistonul cu biela, la motoarele fara cap de cruce, fiind montat in orificiile din umerii pistonului si din piciorul bielei.
organ specific motoarelor navale in patru timpi;
este montat in umerii pistonului, facand legatura dintre piston si biela si transmitand acesteia forta de presiune a gazelor si forta de inertie a maselor aflate in miscare alternativa.
2. Materiale
|
|
 |
Materialul din care este confectionat boltul trebuie sa corespunda urmatoarelor exigente:
rigiditate mare;
calitati antifrictiune (boltul fiind montat in piciorul bielei);
presiune specifica redusa, masa mica.
Se utilizeaza otel carbon de calitate si oteluri aliate.
3. Tehnologie de fabricatie, solutii constructive si de montaj
Din punct de vedere constructiv este conceput ca un cilindru gaurit, sau un solid de egala rezistenta. Forma constructiva este dictata de necesitatea obtinerii unei mase cat mai mici si a unei rigiditati cat mai mari la un pret de cost cat mai redus; boltul se realizeaza in diferite variante (fig. 1), in functie de tipul motorului si modul de imbinare cu biela si pistonul: bolt cu sectiune constanta (fig. 1,a), solutie tehnologica simpla; solid de egala rezistenta (fig. 1,b), solutie ce mareste rigiditatea boltului; bolt cu sectiune in trepte (fig. 1,c si d), care, ca si varianta anterioara, presupune dificultati tehnologice mai mari.
|
|
Drept urmare a celor de la 1 si 2, se executa in una din variantele:
|
|
|
|
Fig. 1
bolt
flotant (fig. 2); este liber atat in umerii pistonului cat si in piciorul
bielei; solutia asigura uzura uniforma pe toata suprafata sa exterioara; alt
avantaj consta in faptul ca, dupa un numar de cicluri, are loc rotirea completa
a boltului, care mediaza uzura pe periferie; pentru evitarea deplasarii axiale
a boltului, la capetele sale se vor prevedea inele de siguranta, de sectiune
circulara (fig. 2,a) sau dreptunghiulara (fig. 2,b), acestea din urma
introducand concentratori de tensiune mai mari; deoarece inelele elastice de
siguranta nu permit trecerea frontala a uleiului pe suprafata boltului, se pot
utiliza capace din aliaj de aluminiu (fig. 2,c), care sa nu produca rizuri la
contactul cu cilindrul;
bolt fix in piciorul bielei si liber in umerii pistonului (fig. 3); pentru fixarea in piciorul bielei, acesta din urma va fi sectionat partial (constructie elastica a bielei) si se va utiliza un surub de strangere; solutia reduce lungimea boltului, eliminandu-se ungerea in piciorul bielei; de asemenea, se micsoreaza dezaxarea bielei, reducandu-se astfel uzura si nivelul zgomotelor; deoarece solutia este mai dificila, se prefera incalzirea piciorului inainte de montare, asigurandu-se strangerea;
Fig. 3 Fig. 2
Fig. 4
bolt fix in umerii pistonului si liber in piciorul bielei (fig. 4); solutia este mai putin utilizata, deoarece sectiunea transversala prin umerii pistonului corespunde gaurilor de trecere a surubului de fixare a boltului si va fi astfel slabita; datorita concentrarii tensiunilor, solutia nu este folosita la motoarele navale.
4. Calculul boltului
4.1. Schema de calcul, dimensiuni caracteristice, solicitari
Fig. 5
l-lungime bolt; lp-lungime bolt in umerii pistonului; lb-lungime bolt in interiorul piciorului bielei; j-jocul dintre umerii pistonului si piciorul bielei; dbi-diametrul interior al boltului; dbe-diametrul exterior al boltului (fig. 20.4).
(1)
Boltul este supus unor solicitari termice si mecanice puternice. Regimul termic al boltului se situeaza in gama (130 180) 0C. Dintre solicitarile mecanice amintim: solicitare la incovoiere, oboseala datorata incovoierii (solicitare variabila), presiune de contact, forfecare si ovalizare.
La cresteri bruste de presiune boltul poate fi solicitat la soc.
4.2. Calculul de verificare la presiune de contact in umerii pistonului si in piciorul bielei
(2)
(3)
-forta maxima de presiune a gazelor; 
-masa grupului piston; 
-masa proprie a boltului.
=(25 54)
-presiunea de contact admisibila in umerii pistonului;
(4)
-presiunea de contact admisibila in piciorul bielei.
4.3. Calculul de verificare la incovoiere
Dupa cum se observa in figura 5, momentul incovoietor maxim va fi la mijlocul grinzii drepte ce schematizeaza boltul.
; (5)
se exprima functie de
celelalte dimensiuni, pentru ca 
poate fi determinat
mai usor:
(6)
Introducem (6) in (5) si obtinem:
(7)
Tensiunea de incovoiere este:
(8)
unde 
-modulul de rezistenta al sectiunii transversale a boltului:
, (9)
adica:
. (10)
De aici, verificarea la incovoierese face pentru forta maxima:
, (11)
-rezistenta admisibila la incovoiere.
4.4. Calculul de verificare la oboseala
coeficientul de siguranta pentru boltul fix in piciorul bielei, solicitat la oboseala prin ciclu alternant asimetric:
; (12)
coeficientul de siguranta pentru boltul flotant, supus unui ciclu de oboseala alternant simetric:
, (13)
-rezistenta la oboseala prin ciclu alternant simetric de
incovoiere; 
-coeficientul concentratorilor de tensiune; 
- coeficientul starii suprafetei; 
-coeficient dimensional; 
- amplitudinea tensiunilor de incovoiere:
; (14)
-tensiunea medie de incovoiere:
, (15)
-tensiunile maxime, respectiv minime de incovoiere, din relatia
(10), pentru forta maxima, respectiv minima; 
- coeficient de material:
, (16)
-rezistenta admisibila in solicitarea la oboseala prin ciclu
pulsatoriu de incovoiere; 
-coeficient de siguranta admisibil:
suprafata lustruita;
4. Calculul de verificare la forfecare
Tensiunea de forfecare se va calcula cu formula lui Juravski (fig. 6):
, (17)
unde 
-momentul de inertie al sectiunii transversale a boltului; S-momentul de inertie static al sectiunii
de sub AB; 
-lungimea efectiva a acestei sectiuni; T- forta taietoare:
. (18)
Distanta planului de sectiune este:
, (19)
|
|
|||
|
cu 
si 
razele exterioare si
interioare ale sectiunii, 
si 
semiunghiurile la varf
ale fibrelor extreme ale sectiunii considerate; variatia infinitezimala a sectiunii
este:
, (20)
iar segmentele formate prin sectionare sunt:
. (21)
Cu aceste precizari, momentul de inertie static devine:
(22)
Lungimea sectiunii rezultate prin intersectia planului de sectiune paralel cu axa boltului situat la distanta y de aceasta, cu o sectiune transversala prin bolt va fi:
(23)
|
|
Momentul de inertie axial al sectiunii transversale a boltului:
(24)
Conform relatiei (17), se va obtine:
(25)
Cand
Fig. 7
se obtine tensiunea de
forfecare maxima, de unde conditia de verificare:
(26)
cu valorile rezistentei admisibile la forfecare:
4.6. Calculul de verificare la ovalizare
Ipoteze de calcul: se considera ca forta ce incarca boltul se distribuie sinusoidal intr-o sectiune transversala a sa (fig. 7).
Tensiunea in punctele caracteristice:
(27)
-forta din (3); 
; semnele alterneaza: + pentru 
, - pentru 
; 
sunt functii ce depind
de raportul 
(fig. 8):
(28)
Fig. 8
|
|
||
|
Se verifica deformatia maxima, care se obtine in punctul 3:
, (29)
K-factor de corectie ce tine seama de faptul ca distributia de presiuni pe suprafata exterioara nu este perfect simetrica:
(30)
-jocul boltului in functionare (la cald):
.
4.7. Determinarea jocului la montaj
Se obtine ca diferenta dintre diametrele interior din umerii pistonului si exterior al boltului in functionare (la cald), cand acestea se dilata simultan:
, (31)
de unde:
; (32)
-coeficient de dilatare termica liniara al pistonului; 
-temperatura pistonului in functionare; 
-temperatura pistonului la rece; 
-coeficientul de dilatare, respectiv temperatura boltului; 
-este functie de regimul termic.
4.8. Temperatura minima a pistonului pentru montarea boltului flotant
Se pune conditia ca diametrul interior al umerilor pistonului dupa dilatarea produsa in urma incalzirii acestuia pentru montaj sa fie minim diametrul exterior al boltului:
, (33)
de unde:
; (34)
; jocul 
din (34) este negativ
(strangere).
|
Politica de confidentialitate | Termeni si conditii de utilizare |
Vizualizari: 2576
Importanta: 
Termeni si conditii de utilizare | Contact
© SCRIGROUP 2024 . All rights reserved
