Creeaza.com - informatii profesionale despre


Cunostinta va deschide lumea intelepciunii - Referate profesionale unice
Acasa » tehnologie » tehnica mecanica
Constructia si calculul boltului

Constructia si calculul boltului


Constructia si calculul boltului

1. Rol, conditii functionale, constructie

Boltul este organul care stabileste legatura dintre piston si biela prin intermediul lui transmitandu-se forta de presiune a gazelor de la piston la biela.

Boltul, fiind o piesa in miscare, dezvolta o forta de inertie care se transmite mecanismului motor, de aceea se impune ca masa lui sa fie cat mai redusa.

El este supus solicitarilor mecanice datorate fortei de presiune a gazelor si fortelor de inertie. Aceste forte produc incovoierea boltului in plan longitudinal si ovalizarea in plan transversal. De asemenea, in sectiunea A - A boltul este solicitat la forfecare. Marimea si caracterul variabil al sarcinilor mecanice solicita boltul la oboseala.



In afara acestor solicitari boltul este supus unei uzuri intense datorita dificultatilor de ungere care determina un regim termic ridicat, datorita deformatiilor si socurilor care intrerup pelicula de ulei, mai ales in cazul jocurilor mari.

Ca urmare, fata de bolt se impun urmatoarele cerinte: rezistenta la incovoiere si la soc, rezistenta ridicata la uzura, rezistenta ridicata la oboseala.

Constructiv, boltul are forma tubulara in diferite variante: cea mai des utilizata este forma cu sectiune constanta, deoarece este cel mai simplu de realizat din punct de vedere tehnic. Celelalte solutii sunt construite in ideea "bolt de egala rezistenta", tinandu-se cont de solicitarile mentionate anterior. Apar insa unele dificultati tehnologice din care cauza au o raspandire redusa .

2. Asamblarea bolt - biela - piston

Exista la ora actuala trei tipuri de asamblare bolt - biela - piston:

A) Boltul flotant, asamblare ce presupune montarea cu joc a boltului atat in piciorul bielei cat si in umerii pistonului. Ca urmare boltul, in timpul functionarii, are posibilitatea atat de rotire cat si de deplasare axiala . Biela, fiind confectionata tot din otel ca si boltul, pentru a evita uzura celor doua piese ca urmare a miscarii relative dintre are dispusa in piciorul ei o bucsa antifrictiune. De asemenea, pentru a impiedica lovirea sau zgarierea oglinzii cilindrului de catre bolt, ca urmare a posibilitatii de deplasare axiala, aceasta se fixeaza de obicei cu doua inele de siguranta din otel de arc cu sectiune circulara sau dreptunghiulara, montate in santurile anume practicate in umerii pistonului. Deoarece prezenta acestor inele impiedica trecerea pe suprafata boltului din piston a uleiului ars de segmentul de ungere, ungerea acesteia se face cu ceata de ulei din carter. Pentru ungerea boltului in biela, se executa in piciorul acesteia un orificiu ce strabate si bucsa antifrictiune, prin care patrunde uleiul din ceata ce se formeaza sub capul pistonului.

Se observa deci conditiile dificile de ungere ale boltului pentru care cauza este necesara o rezistenta mare la uzura suprafetei acestuia. Uneori insa, dar cu complicatii tehnologice, se poate realiza ungerea sub presiune a boltului in piciorul bielei prin practicarea unui orificiu ce strabate corpul bielei, de la fusul maneton la bolt, prin care circula uleiul.

B) Bolt fix in piciorul bielei si liber in umerii pistonului. La motoarele de automobil asamblarea se realizeaza prin incalzirea piciorului bielei la 240 - 280 C inainte de montarea boltului. Dupa montare si in urma racirii alezajului pentru bolt din piciorul bielei se micsoreaza realizand strangerea si fixarea boltului. Acesta nu va mai avea nici posibilitatea rotirii, nici a deplasarii axiale, deci intre el si biela nu va exista miscare relativa , iar bucsa antifrictiune si ungerea boltului in aceasta zona nu mai sunt necesare. In plus deplasarea axiala a boltului (care nu poate avea loc decat impreuna cu biela) este limitata la jocul axial al bielei pe fusul maneton, care este foarte mic, ceea ce face imposibila lovirea oglinzii cilindrului. Ca atare vor lipsi si inelele de siguranta pentru fixarea axiala a boltului.

Ungerea boltului in umerii pistonului se face tot cu ceata de ulei din carter, prin orificiile practicate in acesta.

C) Bolt liber in piciorul bielei si fix in umerii pistonului. Asamblarea se realizeaza prin fixarea boltului in umeri , cu ajutorul suruburilor care strabat boltul in dreptul umerilor. Boltul devine mai putin rigid, deoarece la imbinarea cu surub apar concentratori de tensiune. In plus creste masa in miscare alternativa de translatie.

Solutia practic nu se utilizeaza la motoarele de automobil ci doar la cele de locomotive sau nave.

3. Materiale pentru bolt

Boltul se confectioneaza prin strunjire din bare laminate. Materialul pentru bolt trebuie sa aiba o duritate ridicata (55 65 HRC) a stratului superficial, pentru a rezista la uzura si oboseala, si o tenacitate ridicata a miezului (3545 HRC). Se utilizeaza otelul carbon de calitate sau oteluri aliate.

Dupa executie boltul se supune unui tratament termochimic de cementare sau de calire superficiala, pe o adancime de cca. 11,5 mm. Voi adopta pentru solutia mea un bolt flotant din OLC 45.

4. Alegerea dimensiunilor caracteristice

In general boltul se dimensioneaza pe baza datelor constructive. La alegerea dimensiunilor trebuie sa se aiba in vedere trei criterii:

- greutate redusa;

- presiuni specifice mici;

- rigiditate sporita

Date constructive (fig. 5.5.):

- lungimea boltului l = 0,8.D = 118 mm

- lungimea lb = 0,34.D = 50 mm

- diametrul exterior d = 0,33.D = 49 mm

- diametrul interior di = 0,61.d = 30 mm


5. Calculul de rezistenta al boltului

Calculul de rezistenta al boltului consta in:

a) Verificarea boltului la oboseala prin incovoiere

Boltul se verifica la oboseala prin incovoiere, la forfecare si ovalizare.

Pentru verificarea la oboseala prin incovoiere se admite schema de calcul unde pe portiunile de lungime cuprinse intre umerii pistonului se considera o distributie liniara, iar pe portiunea cuprinsa in piciorul bielei o distributie uniforma.

Sectiunea periculoasa la incovoiere este la mijlocul boltului unde momentul incovoietor este:

M = F/12(l + 0,5lb + 4j) (5.33)

unde :

- l si lb au valorile adoptate mai sus;

- j este jocul dintre piciorul bielei si umerii pistonului, j = 2 mm;

- F este forta care actioneaza asupra boltului. Ea reprezinta de fapt rezultanta dintre forta de presiune a gazelor si forta de inertie a masei pistonului si segmentilor. Asadar:

F = Fp + Fj (5.34)

unde :

- Fpmax si Fjmax sunt forta maxima de presiune a gazelor respectiv forta maxima de inertie;

- Fpmin si Fjmin sunt forta minima de presiune a gazelor respectiv forta minima de inertie;

Deci Fmax = 190378,9 N, iar Fmin = 1495,82 N

Tensiunea maxima (minima) se calculeaza cu relatia:

simax (min) = Mimax (min)/Wz (5.35)

unde Wz este modulul de rezistenta care are expresia:

(5.36)

Inlocuind relatiile (5.33) si (5.36) in (5.35) rezulta:

simax (min) = 8 Fmax (min) (l + 0,5lb + 4j)/(3p deb3(1 - a (5.37)


in care s-a notat:

a = dib/ deb (5.38)

Inlocuind valorile in relatia de mai sus rezulta smax = 197,83 MPa

La boltul flotant se considera ca ciclul de incarcare este simetric, presupunand ca boltul se roteste cu 1800 in fiecare ciclu motor.

In acest caz coeficientul de siguranta la oboseala se calculeaza cu relatia:

(5.39)

unde:

- s este rezistenta la oboseala prin ciclu simetric de incovoiere s = 280 MPa

- smax tensiunea maxima de incovoiere smax = 197,83 MPa

- bk

- g

- e coeficient dimensional e

Inlocuind valorile rezulta cs care este mai mare decat coeficientul de siguranta impus cimp = 1,5.

b) Verificarea boltului la forfecare

Aceasta verificare se face pentru sectiunea unde forta taietoare este maxima, Tmax = F/2. Se stie ca tensiunea tangentiala maxima tmax se gaseste in axa neutra si este constanta de-a lungul acestei axe. Inlocuind in relatia lui Juravski tf = T Sz x Iz forta taietoare Tmax = F/2, momentul static al sectiunii suprafetei fata de axa si momentul de inertie al intregii sectiuni fata de axa Oz se obtine:

(

in care:

- a = dib/ deb

- F este forta maxima

Inlocuind in relatia de mai sus rezulta tmax = 119,27 MPa valoare care este cuprinsa intre valorile admise [80120] MPa.

c) Verificarea boltului la ovalizare

Pentru verificarea la ovalizare a boltului, acesta se considera ca o bara curba incarcata simetric, pe circumferinta definita de raza medie rm = (deb+dib)/4, cu o sarcina (p) distribuita sinusoidal. S-a considerat pe suprafata superioara presiunea ce ia nastere intre bolt si umerii pistonului, iar pe suprafata inferioara presiunea ce ia nastere intre bolt si piciorul bielei. De remarcat ca acestea apar in sectiuni transversale diferite, nu acelasi plan cum s-a considerat in schema de calcul. Din acest motiv forta F se multiplica cu coeficientul:

 

stabilit experimental.

Avand in vedere simetria incarcarii, se poate lua in studiu jumatate din bara, cu precizarea ca in sectiunile de simetrie apar doar forte axiale si momente incovoietoare.

Din proiectia pe verticala:

(5.42)

rezulta Po = 2Fk/prm

Prin aplicarea metodei eforturilor sau altei metode se determina Mo, efort static nedeterminat. Eforturile unitare dintr-o sectiune oarecare definita de unghiul j p ] se calculeaza cu relatiile:

Nj= - F k rm(cosj/2 + sinj p jcosj p p (5.43)

Tensiunile din fibrele exterioare si interioare se calculeaza cu relatiile:

(

  sje Mj rm + h)/h(2 rm + h) + Nj 1/l h

sji Mj rm-h)/h(2 rm-h) + Nj 1/l h

in care h = (deb - dib)/2 este grosimea peretelui. Tensiunea maxima este de compresiune in fibra interioara pentru j = 0 si are expresia:

sj = F k/(l deb) a a a a a (5.45)

in care F = Fmax iar k s-a calculat mai sus, deci sj = 210,12 MPa care nu trebuie sa depaseasca tensiunea admisibila sa sr/cr unde cr este coeficientul de siguranta la rupere si are valoarea 3, iar sr = 980 MPa este tensiunea de rupere a materialului, deci sj<sa=326,66 MPa

Deformatia maxima de ovalizare se produce in plan perpendicular pe axa pistonului. Deci fb/2 este deplasarea pe orizontala a capatului liber al barei.

Aplicand Mohr-Maxwell, se deduce:

(5.46)

in care:

- E este modulul de elasticitate longitudinal E =2,1 105 MPa

- k este calculat mai sus;

- a = dib/deb

- l lungimea boltului in mm.

Inlocuind valorile in relatia de mai sus rezulta fb = 0,052, se recomanda ca fb sa fie mai mic ca 0.5D, iar D deb - jocul diametral la cald, deci 0,052<0,073.





Politica de confidentialitate


creeaza logo.com Copyright © 2024 - Toate drepturile rezervate.
Toate documentele au caracter informativ cu scop educational.


Comentarii literare

ALEXANDRU LAPUSNEANUL COMENTARIUL NUVELEI
Amintiri din copilarie de Ion Creanga comentariu
Baltagul - Mihail Sadoveanu - comentariu
BASMUL POPULAR PRASLEA CEL VOINIC SI MERELE DE AUR - comentariu

Personaje din literatura

Baltagul caracterizarea personajelor
Caracterizare Alexandru Lapusneanul
Caracterizarea lui Gavilescu
Caracterizarea personajelor negative din basmul

Tehnica si mecanica

Cuplaje - definitii. notatii. exemple. repere istorice.
Actionare macara
Reprezentarea si cotarea filetelor

Economie

Criza financiara forteaza grupurile din industria siderurgica sa-si reduca productia si sa amane investitii
Metode de evaluare bazate pe venituri (metode de evaluare financiare)
Indicatori Macroeconomici

Geografie

Turismul pe terra
Vulcanii Și mediul
Padurile pe terra si industrializarea lemnului

APARATAJUL DE DISTRIBUTIE, REGLARE SI AUXILIAR UTILIZAT IN CADRUL SISTEMULUI DE ACTIONARI HIDRAULICE DE LA BORD
ELEMENTE COMPONENTE SPECIFICE MASINILOR DE RIDICAT SI TRANSPORTAT
Schimbul de gaze la motoarele in doi timpi
Modificarea aliajelor neferoase
COMPRESOARE
MASINI PENTRU PRELUCRAREA DANTURII CREMALIERELOR
MASINI SI UTILAJE PENTRU DOZAREA PRODUSELOR ALIMENTARE
ECHIPAMENT SPECIFIC MOTORULUI F8Q

Termeni si conditii
Contact
Creeaza si tu