Caracteristicile tehnice ale motorului 1

Memoriu justificativ de calcul

Caracteristicile tehnice ale motorului

Puterea motorului [kW]

Pe

55

:=

Nr de cilindri

i

4

:=

Alezajul [mm]

D

79.5

:=

Cursa Pistonului [mm]

S

70

:=

Dimensionarea pistonului

D

79.5

:=

[mm]

Alezajul

Lungimea pistonului

Lp=(0,8...1,1)D

Lp

0.85

D

:=

Lp

67.575

=

[mm]

Lungimea mantalei

Lm=(0,5...0,8)D

Lm

0.6

D

:=

Lm

47.7

=

[mm]

Grosimea mantalei

g

m

0.0417

D

:=

g

m

3.315

=

[mm]

Inaltimea de compresie

Hc=(0,5...0,7)D

Hc

0.55

D

:=

Hc

43.725

=

[mm]

Inaltimea de protectie a

segmentului de foc

h=(0,06...0,12)D

h

0.12

D

:=

h

9.54

=

[mm]

hf

0.05

D

:=

hf

3.975

=

[mm]

Distanta dintre canalele de segmenti

Grosimea flancului

hc=(0,035...0,045)D

hc

0.035

D

:=

hc

2.783

=

[mm]

Grosimea flancului

primului segment

hc1=1,5...2,5

hc1

2.5

:=

[mm]

Grosimea capului

=(0,08...0,10)D

d

0.09

D

:=

d

7.155

=

[mm]

Diametrul interior Dci=(0.85-0.95)D

Dci

0.85

D

:=

Dci

67.575

=

[mm]

Diametrul boltului

d

b

0.3

D

:=

d

b

23.85

=

[mm]

Diametrul bosajelor ds/D=(0.3-0.5)

se alege ds/D=0.35

ds

0.45

D

:=

ds

35.775

=

[mm]

Distanta intre bosaje b/D=(0.3-0.5)

se alege b/D=0.35

b

0.4

D

:=

b

31.8

=

Calculul termic

n

5500

:=

rot/min

i

4

:=

P0

1.02

10

5

:=

[Pa]

Presiunea initiala

T0

293

:=

Temperatura inititala

K

Pk

1.22

P0

:=

Presiunea gazelor de spalare

Pk

1.244

10

5

=

Pa

a

1.8

:=

Exponentul politropic pentru comprimare

Pr

1.15

10

5

:=

Pa

Presiunea gazelor reziduale

Tr

950

:=

K

Temperatura gazelor reziduale

Temperatura gazelor de spalare

Tk

T0

Pk

P0

a

1

-

(

)

a

:=

Tk

320.074

=

K

Coeficientul de exces de aer

l

0.98

:=

Raportul real de comprimare

e

9

:=

Parametri procesului schimbului de gaze

Se aleg valorile:

- presiunea la sfarsitul admisiei

Pa

0.8

10

5

:=

Pa

- preincalzirea amestecului

D

T

25

:=

K

- coeficientul de postardere

n

p

1.10

:=

- coeficientul gazelor reziduale

g

r

Tk

D

T

+

Tr

Pr

e

Pr

n

p

(

)

Pr

-

:=

g

r

0.041

=

Temperatura la sfarsitul admisiei

Ta

Tk

D

T

+

g

r

Tr

+

(

)

1

g

r

+

:=

Ta

368.794

=

K

Coeficientul de postumplere

h

v

Pa

Tk

e

n

p

Pk

Ta

e

1

-

(

)

1

g

r

+

(

)

:=

h

v

0.663

=

Parametrii procesului de comprimare

n1

1.36

:=

Coeficientul politropic de comprimare

Pc

Pa

e

n1

:=

Presiunea la sfarsitul comprimarii

Pc

1.588

10

6

=

N/m2

Tc

Ta

e

n1

1

-

:=

Temperatura la sfarsitul comprimarii

Tc

813.414

=

K

Parametrii procesului de ardere

Se adopta urmatoarea compozitie a benzinei 87OCTAN:

c

0.860

:=

h

0.132

:=

o

0.008

:=

Qi

44400

:=

KJ/kg

z

0.92

:=

coeficientul de utilizare a caldurii

Mo

1

116

:=

masa molara a combustibilului

Aerul minim necesar pentru arderea unui kg de combustibil:

Lmin

1

0.21

c

12

h

4

+

o

32

-

:=

kmol

aer

,

kg

comb

,

Lmin

0.497

=

Cantitatea reala de aer necesara arderii combustibilului:

L

l

Lmin

:=

kmol

aer

,

kg

comb

,

L

0.487

=

Cantitatea de incarcatura proaspata raportata la 1kg de combustibil

M1

l

Lmin

Mo

+

:=

kmol

kg

comb

,

M1

0.496

=

Coeficientul teoretic de variatie molara a incarcaturii proaspete:

m

0

L

0.79

h

4

+

c

12

+

L

Mo

+

:=

m

0

0.987

=

Coeficientul real de variatie molara a incarcaturii poraspete:

m

f

m

0

g

r

+

1

g

r

+

:=

m

f

0.988

=

Caldura specifica molara medie a amestecului:

kJ

kmol

K

Cmv

20

17.4

10

3

-

T0

+

:=

Cmv

25.098

=

Temperatura la sfarsitul arderii:

D

Qai

41868

1

l

-

(

)

:=

D

Qai

837.36

=

Qai

Qi

D

Qai

-

:=

Qai

4.356

10

4

=

a

15.5

13.8

l

+

(

)

10

4

-

:=

a

0.009

:=

b

18.4

2.6

l

+

:=

b

20.948

=

Tz

b

-

m

f

b

2

m

f

2

4

a

m

f

Cmv

Tc

z

Qai

l

Lmin

Mo

+

(

)

1

g

r

+

(

)

+

+

+

2

a

m

f

:=

Tz

2.355

10

3

=

K

- temperatura maxima

Presiunea la sfarsitul arderii

Pz

Pc

m

f

Tz

Tc

:=

Pz

4.543

10

6

=

Pa

Valoarea presiunii in functie de rotunjirea diagramei

f

z

0.8

:=

P'z

f

z

Pz

:=

P'z

3.634

10

6

=

Pa

Gradul de crestere a presiunii

P

Pz

Pc

:=

P

2.86

=

Calculul destinderii

Coeficientul politropic al destinderii

n2

1.25

:=

Presiunea la sfarsitul destinderii

Pb

Pz

e

n2

:=

Pb

2.914

10

5

=

[Pa]

Tb

Tz

e

n2

1

-

:=

Temperatura la sfarsitul destinderii

Tb

1.36

10

3

=

[K]

Verificarea Pistonului

Densitatea aliajului:

Presiunea maxima la care este supus

r

al

2.6

:=

g/cm^3

Pmax

4.54

:=

[MPa]

Temperatura maxima

Masa piston

Tmax

2355

:=

[K]

m

p

288.39

10

3

-

:=

[kg]

Verificarea capului pistonului

Efortul unitar radial in extremitatea capului pistonului

s

re

0.75

Pmax

1

-

(

)

Dci

2

d

2

:=

Pmax

4.54

=

Dci

67.575

=

d

7.155

=

s

re

59.205

=

[MPa]

Efortul unitar tangential la extremitatea capului pistonului

-coeficientul lui Poisson :

m

0.33

:=

s

tre

m

s

re

:=

s

tre

19.538

=

[MPa]

Efortul unitar in centrul capului pistonului

s

rc

3

1

m

+

(

)

Pmax

Dci

2

32

d

2

:=

s

rc

50.493

=

[MPa]

Temperatura pe capul pistonului

Aria teoretica a capului pistonului

At

p

D

2

4

10

6

-

:=

At

4.964

10

3

-

=

[m2]

Aria reala a capului pistonului

Ar

1.4

At

:=

Ar

6.949

10

3

-

=

[m2]

Caldura pierduta

Pe

55

=

[kW]

Qp

0.15

Pe

:=

Qp

8.25

=

[kW]

y

0.15

-

:=

=139..174 W/m*K

Aluminiu (conductivitate termica)

l

160

:=

- coeficientul de transmitere a caldurii de la gaze la peretii camerei de ardere

gp=174..290 W/m2*K

a

gp

233

:=

T

Tmax

Qp

10

3

Ar

i

1

a

gp

D

10

3

-

l

0.15

-

(

)

+

-

:=

T

1.103

10

3

=

[K]

=>

T

T

273.15

-

830.215

=

:=

[C]

Verificarea RPS

Aa

616.16

:=

mm2

Aria sectiunii reduse de gaurile de ungere (calculate SolidWorks 2008)

s

Pmax

10

p

D

2

4

Aa

:=

Efortul unitar in sectiunea din dreptul segmentului de ungere

Efortul admisibil intre 200..400 pentru aliaje din aluminiu

s

365.752

=

daN/cm2

Verificarea mantalei

Presiunea specifica pe manta

Forta normala maxima pe piston

Nmax=(0.08-0.12)* Pmax (*D2/4)

Nmax

0.1

Pmax

p

D

2

4

:=

Nmax

2.254

10

3

=

[N]

Lungimea mantalei

Lm

47.7

=

[mm]

Aria mantalei (calculate in SolidWorks 2008)

Am

9.4062

10

3

:=

[mm2]

Presiunea specifica pe manta

pmt

Nmax

10

Am

:=

[daN/cm2]

Presiunea specifica admisibila a mantalei : 4,0...7,0

pmt

2.396

=

[daN/cm2]

Diametrul pistonului la montaj

Temperatura pe capul pistonului

tp

T

830.215

=

:=

[C]

[C]

Temperatura mediului ambiant

t0

20

:=

Temperatura camasii de cilindru

(100..120 C pentru motoare racite cu apa)

tc

110

:=

[C]

D

2

10

3

-

D

:=

Jocul la cald

D

0.159

=

[mm]

Coeficientul de dilatare a camasii

a

c

10.7

10

6

-

:=

[1/grd]

Coeficientul de dilatare a pistonului

(aliaj hipereutectic cu siciliu)

a

p

17.5

10

6

-

:=

[1/grd]

Diametrul pistonului la montaj

Dp

D

1

a

c

tc

t0

-

(

)

+

[

]

D

-

1

a

p

tp

t0

-

(

)

+

:=

Dp

78.307

=

[mm]

Ovalul pistonului

0=0.1..0.25 pentru pistoane cu diametru sub 100mm

Ovalizarea maxima

D

0

0.2

:=

Coeficient de distributie radiala a ovalizarii

i

1

10

..

:=

c

i

0

0.02

0.05

0.10

0.17

0.26

0.35

0.42

0.49

0.54

:=

Ovalizarea din 10 in 10 grade(0 perpendiculara pe axa boltului si maxima in dreptul axei boltului)

D

r

i

c

i

D

0

:=

D

r

i

0

-3

410

0.01

0.02

0.034

0.052

0.07

0.084

0.098

0.108

=

Dezaxarea umerilor mantalei

e=(0.014..0.025)D

Se alege:

e

0.020

D

:=

e

1.59

=

mm