Creeaza.com - informatii profesionale despre


Evidentiem nevoile sociale din educatie - Referate profesionale unice



Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
Constructia si calculul bielei

Constructia si calculul bielei



Constructia si calculul bielei

1 Rol, componenta, conditii functionale

Biele este organul mecanismului motor care transmite forta de presiune a gazelor de la piston la arborele cotit si serveste la transformarea miscarii alternative de translatie a pistonului in miscare de rotatie a arborelui cotit.

Biela este solicitata in timpul functionarii de sarcini variabile determinate de forta datorata presiunii gazelor si de fortele de inertie. In unele perioade de functionare ale motorului, solicitarile bielei au un caracter de soc.

Forta datorata presiunii gazelor solicita biela la incovoiere, compresiune si flambaj. Eforturile unitare de incovoiere apar in regiunea de racordare a piciorului bielei cu capul, ceea ce impune masuri riguroase de rigidizare in aceasta zona.




Solicitarea de compresiune poate determina deformatii permanente care scurteaza biela, impiedicand miscarea libera a acesteia. Flambajul determina o perturbare a paralelismului axelor alezajelor bielei. avand drept urmare accelerarea uzurii lagarelor.

Fortele de inertie ale maselor cu miscare de translatie solicita biele la intindere, provocand ovalizarea alezajelor, ceea ce favorizeaza posibilitatea aparitiei gripajului. Fortele de inertie tangentiale proprii incovoaie corpul bielei in planul de oscilatie. Deformatii suplimentare ale piciorului bielei pot aparea si datorita pozitiei excentrice a boltului din cauza jocului exagerat.

Fata de conditiile de lucru aratate, biela trebuie sa aiba o mare rezistenta la oboseala si o mare rigiditate. Pentru micsorarea fortelor de inertie, masa bielei trebuie sa fie cat mai mica.

Figura 1

 

Biela reprezinta un subansamblu ale carui elemente se arata in figura 1

-piciorul bielei

-bucsa bielei

-corpul bielei

-suruburile de biela

-capul bielei

-cuzinetii de biela

-piulite

-capacul bielei

2 Constructia bielei. Alegerea materialelor

Figura 2

Constructia piciorului bielei este determinata de dimensiunile boltului si de modul de imbinare piston-bolt-biela. In cazul boltului flotant piciorul bielei este rigid.

La partea superioara a bielei se prevede o anumita proeminenta pentru ajustarea masei. Pentru rigidizare se mareste raza de racordare intre piciorul si corpul bielei.

Uleiul pentru ungerea boltului este adus printr-un orificiu practicat in piciorul bielei. Pentru marirea eficientei ungerii in bucsa se practica o degajare care formeaza un rezervor de ulei. La boltul flotant in piciorul bielei se introduce o bucsa de bronz cu strangere.

Aceasta bucsa se poate realiza din bronz cu aluminiu, bronz cu plumb sau bronz cu staniu.

Se adopta bucsa din bronz cu aluminiu: CuAl9Fe3 (STAS 198/2-81) cu rezistenta la tractiune sr= 400 MPa.

Bucsa se monteaza cu strangere in picior (max 0,05 mm).

Principalele dimensiuni ale piciorului bielei se adopta la urmatoarele valori:

Tabelul 1

Dimensiunile piciorului bielei

Domeniu de valori

Valori adoptate

latimea

b = a= 30 mm

diametrul interior

db= 24 mm

diametrul exterior

deb=(1,251,65)d

deb=38 mm

grosimea radiala

s=(0,160,27) d

s = 6 mm

grosimea radiala a bucsei

sb=(0,0750,085)d

sb= 2 mm

diametrul di

di=d+2sb

di= 28 mm

In mod obisnuit corpul bielei are sectiunea dublu T ceea ce corespunde conditiei de egala solicitare la flambaj. Corpul si capetele bielei se racordeaza cu raze cat mai mari in ambele plane, obtinand in acest fel o repartizare mai uniforma a tensiunilor si o marire a rezistentei la oboseala. Pentru a se realiza o trecere continua sectiunea este variabila la lungimea bielei, marindu-se mai ales inima sectiunii de la picior catre capul bielei.

Fata de conditiile de lucru, pentru materialul bielelor se impun o serie de cerinte: rezistenta mare la oboseala si la solicitari cu soc (buna plasticitate); bune proprietati de forjare care sa asigure o repartizare corespunzatoare a fibrelor semifabricatului; stabilitate ridicata la operatiile de tratament termic.

Materialul cel mai adecvat pentru biele de motoare este otelul de imbunatatire cu continut mediu de carbon (0,350,45%). Se utilizeaza in acest scop otelul carbon de calitate sau oteluri aliate cu crom, mangan, molibden, nichel, vanadiu.

Se adopta ca material pentru constructia bielei otelul aliat:40Cr10 cu limita de curgere sc= 780 MPa si rezistenta la rupere sr= 980 MPa (STAS 791-88)

Dimensiunile principale ale corpului bielei se adopta la urmatoarele valori:

Tabelul2

Dimensiunile corpului bielei

Domeniul de valori

Valori adoptate

latimea la inceputul racordarii cu piciorul

Hp=(0,480,60)de

Hp= 22 mm

latimea la inceputul racordarii cu capul

Hc=(1,101,35)Hp

Hc= 28 mm

latimea medie a corpului

Hm=(Hp+Hc)/2

Hm= 25mm

Alte dimensiuni:

Tabelul 3

B = 0,75 H = 0,7525 = 18,75 mm

h = 0,666 H = 0,66625 = 16,65 mm

b = 0,583 H = 0.58325 = 14,575 mm

x = 0,167 H = 0,16725 = 4,175 mm

y = 0,167 H = 0,16725 = 4,175 mm

Capul bielei este sectionat iar capacul se imbina cu 2 suruburi. Sectionarea se face dupa un plan normal pe axa bielei. Forma cilindrica este asigurata de partea ingrosata a surubului de biela.



Pentru rigidizare capacul bielei se prevede cu nervuri si un exces de material pentru ajustarea masei bielei.

Dimensiunile utilizate sunt:

Tabelul 4

Dimensiuni

Domeniul de valori

Valori adoptate

diametrul manetonului

dM= 60 mm

latimea cuzinetilor

hcu=(0,030,05)dM

hcu= 2 mm

diametrul interior

dc = dM+2hcu

dc= 64 mm

lungimea fusului maneton

lM= 35 mm

lungimea capului bielei

bc=lM/2

bc= 17,5mm

Pentru stabilirea distantei dintre axele surubului este necesara cunoasterea diametrelor acestora.

Suruburile de biela servesc pentru asamblarea capacului pe capul bielei.

In timpul functionarii, suruburile sunt supuse solicitarilor variabile provocate de fortele de inertie care se suprapun fortelor de prestrangere ale suruburilor care le solicita la intindere. Caracterul solicitarii fiind variabil se acorda o mare atentie maririi rezistentei la oboseala, ruperea lor determinand avarii grave ale motorului.

Din aceasta cauza suruburile bielei prezinta unele particularitati. Capul surubului are o forma speciala pentru a facilita montajul. Pentru centrarea capacului capul surubului este prevazut cu o parte proeminenta. Trecerea de la cap la corpul surubului si spre partea filetata se face cu o raza mai mare de 0,2 din diametrul surubului. Pentru obtinerea unei rigiditati bune a surubului, diametrul acesteia se recomanda a fi de 0,120,20 din diametrul fusului maneton.

Pentru a asigura suruburile contra desfacerii se utilizeaza sigurante din tabla comune sau individuale, cui spintecat sau contrapiulita. Se adopta solutia de asigurare prin sigurante din tabla individuale.

Ca materiale pentru suruburile de biela se utilizeaza in marea majoritate a cazurilor otel de imbunatatire aliat cu crom, mangan, molibden, nichel. Se adopta otelul cu marca 34MoCrNi16 cu limita de curgere sc= 1000 MPa si rezistenta la rupere sr= 12001400 MPa.

Predimensionarea suruburilor se face din conditia de rezistenta la solicitarea de tractiune.

(1)

cu cc=3 - coeficientul de siguranta la curgere.

F - forta care actioneaza asupra unui surub in timpul functionarii motorului.

FS=(2,153,25) [mj(1+L) +(m2-mc)]rw /2 [N] (2)

cu mj=0,8685 kg- masa in miscare de translatie

m2=0,482 kg - masa bielei care efectueaza miscarea de rotatie

mc=(0,250,30) mB - masa capacului

Adopt mc=0,28mB=0,28 0,6793=0,1902 kg

mB=0,6647 kg - masa bielei

L

r=44,25 mm - raza manivelei

w= 660 rad/s - viteza unghiulara a arborelui cotit in regim de turatie maxima.

Se adopta

FS=2,15 [mj(1+L) +(m2-mc)]rw

- 0,1902)]44,2510-36602/2=29382 N (2)

Avand din calcul ds=9,878 mm se adopta surubul de biela cu filet M 10 cu pasul de 1 mm cu caracteristicile:

Pentru obtinerea unui gabarit redus al capului bielei se impune ca grosimea peretelui interior hi 1,5mm. Se adopta hi=1,5mm.

Cunoscute fiind aceste date distanta dintre axele suruburilor se determina cu relatia:

lc = dc +2hi + ds =64+21,5 +10 = 77 mm

Cuzinetii sunt piese semicilindrice care imperecheate captusesc lagarul format de capacul bielei pentru a permite o miscare de rotatie cu rezistente cat mai mici. Cuzinetul e alcatuit dintr-o carcasa de otel avand aplicat pe suprafata de alunecare un material antifrictiune.

Functionarea cu uzura minima se obtine cand intre cuzinet si fus se asigura un strat de ulei, care nu permite contactul direct intre asperitatile suprafetelor in frecare. Uleiul necesar ungerii cuplei cuzinet-fus maneton provine din canalizatia de ungere practicata in arborele cotit.

Pentru evitarea rotirii cuzinetului care ar duce la obturarea orificiului de ungere, acesta este prevazut cu un pinten de fixare.

3 Calculul de rezistenta al bielei

3.1 Calculul piciorului bielei

Asupra piciorului bielei actioneaza mai multe forte :

- forta de inertie a grupului piston (Fi) care are valoarea maxima cand pistonul se gaseste in pmi la inceputul cursei de admisie.

Aceasta forta maxima se determina cu relatia:

Fi=mgprw L) =0,685844,2510-3 6602(1+1/3,37)=17141 N (4)

cu mgp=0,6858 kg - masa grupului piston

- presiunea pf care apare datorita imbinarii cu strangere a bucsei antifrictiune;

- forta rezultanta (Fc) data de forta de presiune a gazelor (Fp) si forta de inertie (Fi), adica:

Fc=Fp+Fi (5)

cu

Fp=pD2/4(pcil-pcart)  (6)

Fi= mgprw (cosay Lcos2ay (7)

Forta Fc are valoare maxima pentru pcil = pmax= 5,181 MPa

Deci:

Fc= pD2/4(pcil-pcart) + mgprw (cosay Lcos2ay

=p 922/4(5,181-0,1)-0,6858 44,25 10-3 628,32(cos360 +

+(1/3,37 )cos2360)=14226 N` (5)

cu D=92 mm - alezajul cilindrului

pcart=0,1 MPa - presiunea din carterul inferior al motorului

w=628,3 rad/s - viteza unghiulara a arborelui cotit la turatia de putere maxima

ay= 360 RAC unghiul corespunzator presiunii maxime

Datorita faptului ca fortele Fi si Fc sunt variabile in timp se impune un calcul la oboseala al piciorului.

Calculul piciorului bielei consta in determinarea unui coeficient de siguranta la oboseala si compararea acestuia cu valoarea coeficientului de siguranta impus.



3.1.1Calculul tensiunilor datorate fortei Fi

Se fac urmatoarele ipoteze simplificatorii:

-se considera ca Fi se distribuie uniform pe jumatatea superioara a piciorului bielei, de-a lungul diametrului mediu;

-se schematizeaza piciorul sub forma unei bare curbe, cu sectiunea dreptunghiulara constanta incastrata in zona de Figura 5

racordare dintre picior si cap.

Unghiul care marcheaza inceputul racordarii se determina constructiv (j

Raza medie a piciorului bielei se determina cu relatia:

rm=(de+di)/4=(38+28)/4 = 16,5 mm (8)

Pe baza primei ipoteze si a conditiei ca forta Fi sa fie uniform distribuita:

(9)

se determina expresia sarcinii uniform distribuita:

Figura 5

 

q=Fi/(2rm) =17141/(216,5)=519 N/mm (9)

Luand in considerare simetria barei si incarcarilor fata de axa bielei, se poate lua in studiu doar jumatate din bara. In sectiunea de simetrie apar eforturile static nedeterminate N0 si M0. Dupa ridicarea nedeterminarii se gasesc eforturile N0 si M0 cu relatiile:

(10)

(10)

in care

;

(11)

cu jcI

N0=k1Fi10-3= 472,32 17141 10-3 =8096 N (12)

M0=k2Firm10-3=8,741714116,510-3=2471 Nmm (12)

Avand valorile lui N0 si M0 din sectiunea de simetrie a bielei , se pot calcula valorile fortei axiale N si momentului M in orice sectiune a piciorului bielei. Se folosesc relatiile:

-pentru jI p/

Nj=N0cos j + (Fi/2) (1-cosj

(13)

Mj=-M0-rm (N0-Fi/2)(1-cosj

-pentru jI p/ jc

N=N0cos j + (Fi/2) (sinj -cosj

(14)

Mj=-M0-rm N0(1-cosj)+ (rm Fi /2)( sinj -cosj

Tabelul 5

j

Nj [N]

Mj [Nmm]

Avand eforturile N si M se pot determina tensiunile (se)in fibrele exterioare (r=re=de/2) si tensiunile (si) din fibrele interioare (r=ri=di/2), pe baza teoriei barelor cu raza mica de curbura, folosind relatia:

Figura 6

 

(15)



in care:

h=(de-di)/2=(38-28)/2=5 mm - grosimea peretelui piciorului

b=30 mm- lungimea piciorului

k- coeficientul ce tine seama de faptul ca o parte din forta axiala Nj e preluata de bucsa presata in piciorul bielei

(16)

cu Eb=1,15 105 MPa modulul de elasticitate al materialului bucsei;

E =2,1 105 MPa modulul de elasticitate al materialului bielei

hb=2 mm - grosimea peretelui bucsei;

Tabelul 6

j

se [MPa]

si [MPa]

3.1.2 Calculul tensiunilor datorate montarii cu strangere a bucsei

La strangerea s0 care apare la montajul bucsei in piciorul bielei, se adauga strangerea st datorata temperaturii.

Strangerea totala s0 +st determina pe suprafata de contact dintre bucsa si piciorul bielei o presiune pf.

Strangerea s0 se determina cu relatia:

s0=(demax - Dimin)/2=(28,015 - 28)/2= 0,0075mm (17)

cu de=mm - diametrul exterior al bucsei

Di=mm - diametrul interior al alezajului din piciorul bielei

Strangerea st se calculeaza cu relatia:

st=d0(ab a)(t-t0)/2=29(18-10)10-6(125-15)/2=0,01276 mm (18)

cu d0=denominal=29 mm

ab=1810-6 C-1- coeficientul de dilatare termica al bucsei

a=1010-6 C-1 - coeficientul de dilatare termica al bielei

t=100150 C -temperatura de regim; se adopta t=125C

t0=15 C- temperatura de montaj

Considerand ansamblul bucsa-picior biela ca fiind doua tuburi fretate, se determina presiunea pf cu relatia:

(19)

unde

de=28 mm

di=24 mm

De=38 mm

Di=28 mm

n=nb=0,3 coeficientul lui Poisson

Tensiunile care iau nastere in piciorul bielei datorita presiunii pf se determina cu relatiile tuburilor cu pereti grosi supus la presiunea interioara:

[MPa] (20) Figura 6

cu re=19 mm - raza exterioara a piciorului bielei

ri=14 mm - raza interioara a piciorului bielei

rI[ri, re] - o raza oarecare.

Se va obtine:

Tabelul 7

-pe conturul interior

sa=58,16 MPa

(r=ri)

sr= -19,37 MPa

-pe conturul exterior

sa=38,79 MPa

(r=re)

sr








Politica de confidentialitate

.com Copyright © 2020 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Proiecte

vezi toate proiectele
 SCHITA DE PROIECT DIDACTIC GEOGRAFIE CLASA: a IX-a - Unitatile majore ale reliefului terestru
 PROIECT DIDACTIC 5-7 ani Educatia limbajului - Cate cuvinte am spus?
 Proiect atestat Tehnician Electronist - AMPLIFICATOARE ELECTRONICE
 Proiect - masurarea si controlul marimilor geometrice

Lucrari de diploma

vezi toate lucrarile de diploma
 Lucrare de diploma - eritrodermia psoriazica
 ACTIUNEA DIPLOMATICA A ROMANIEI LA CONFERINTA DE PACE DE LA PARIS (1946-1947)
 LUCRARE DE DIPLOMA MANAGEMENT - MANAGEMENTUL CALITATII APLICAT IN DOMENIUL FABRICARII BERII. STUDIU DE CAZ - FABRICA DE BERE SEBES
 Lucrare de diploma tehnologia confectiilor din piele si inlocuitor - proiectarea constructiv tehnologica a unui produs de incaltaminte tip cizma scurt

Lucrari licenta

vezi toate lucrarile de licenta
 LUCRARE DE LICENTA CONTABILITATE - ANALIZA EFICIENTEI ECONOMICE CAI DE CRESTERE LA S.C. CONSTRUCTIA S.A TG-JIU
 Lucrare de licenta sport - Jocul de volei
 Lucrare de licenta stiintele naturii siecologie - 'surse de poluare a clisurii dunarii
 LUCRARE DE LICENTA - Gestiunea stocurilor de materii prime si materiale

Lucrari doctorat

vezi toate lucrarile de doctorat
 Diagnosticul ecografic in unele afectiuni gastroduodenale si hepatobiliare la animalele de companie - TEZA DE DOCTORAT
 Doctorat - Modele dinamice de simulare ale accidentelor rutiere produse intre autovehicul si pieton
 LUCRARE DE DOCTORAT ZOOTEHNIE - AMELIORARE - Estimarea valorii economice a caracterelor din obiectivul ameliorarii intr-o linie materna de porcine

Proiecte de atestat

vezi toate proiectele de atestat
 PROIECT ATESTAT MATEMATICA-INFORMATICA - CALUTUL INTELIGENT
 Proiect atestat Tehnician Electronist - AMPLIFICATOARE ELECTRONICE
 ATESTAT PROFESIONAL LA INFORMATICA - programare FoxPro for Windows
 ATESTAT PROFESIONAL TURISM SI ALIMENTATIE PUBLICA, TEHNICIAN IN TURISM




Selectia materialelor pentru tenacitate
Calculul procesului de comprimare .Presiunea la sfirsitul procesului de comprimare
INVARIANTI AI UNUI SISTEM DE FORTE
Destinderea motor
CILINDRUL SI BLOCUL MOTOR. ANALIZA FUNCTIONALA, PARTICULARITATI CONSTRUCTIVE, MATERIALE.
NORMALIZAREA
SISTEME DE COTARE SI DIMENSIONARE NC
PRELUCRAREA CU JET DE PLASMA




Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu