5 лр. (1095726)
Текст из файла
Лабораторная работа № 5 ОЦЕНКА НАПРЯЖЕННОГО СОСТОЯНИЯ ВЕРХНЕЙ ГОЛОВКИ ШАТУНА С ЗАПРЕССОВАННОЙ ВТУЛКОЙ. ПАРАМЕТРИЧЕСКАЯ ЗАДАЧА Теоретическая часть В конструкциях автомобильных и тракторных двигателей массовое распространение получили поршневые пальцы плавающего типа. Во время работы палец имеет возможность проворачиваться как в шатунной головке, так и в поршневой. Такой тип пальца позволяет увеличить ресурс двигателя за счет уменьшения износа в контактной паре палец — бобышка.
Это связано с уменьшением относительных скоростей скольжения трущихся поверхностей по сравнению с другими способами установки поршневого пальца. Поршневая головка шатуна рассчитывается на усталостную прочность от действия инерционных и суммарных сил. Кроме того, необходимо проводить проверку напряжений, возникающих в головке от воздействия на нее запрессованной втулки. В данной лабораторной работе будет проведен анализ напряженного состояния верхней головки шатуна с запрессованной втулкой. Расчет напряжений в поршневой головке шатуна, возникающих от запрессовки в нее бронзовой втулки и от различия коэффициентов линей- ного расширения материалов, определяют по суммарному натягу в соединении и проводят в следующей последовательности.
Сначала определяют величину натяга, мм, Л~=Л+Ль (5.1) где Л вЂ” натяг посадки бронзовой втулки (наибольшая возможная величина с учетом применяемой посадки), мм; Л, — температурный натяг, мм. Далее температурный натяг А,=Ы(а„-а,) ЛТ, (5.2) где Ы вЂ” внутренний диаметр головки, мм; а, = 1,8.10' 1!К вЂ” термический коэффициент расширения бронзовой втулки; и, = 1,0 10' 1/К вЂ” термический коэффициент расширения стальной головки; ЛТ =100...120 К вЂ” средняя температура подогрева головки и втулки при работе двигателя. Удельное давление от суммарного натяга по поверхности соприкосновения втулки с головкой определяется по зависимости, МПа, 41 Рис.
5.3. Сборка шатуна и втулки Обратим вниманием, что модель верхней части поршневой головки шатуна имеет две плоскости симметрии, что позволяет нам рассматривать наличие контакта. Это упрощение позволит сэкономить расчетное время. Симметрия модели задается с помощью команды ТооЬ вЂ” Буттейу. В качестве поверхностей симметрии выбираются базовые плоскости. Дважды выполнив операцию симметрии, получаем модель, изображенную на рис. 5.5. Завершаем создание расчетной модели и закрываем окно йеядп Моде1ег. Далее необходимо выбрать материал в соответствии с исходными данными. Открыв окно Яегир для настройки исходных данных и ф ' е я фм и~в4) проведения расчета, отметим и+ -„49 6еовеву изменения в дереве построения.
Появились граничные ус- ловия, описывающие симмет- а3 4Ь иавед зе1есгом ~+ -~~ Макак вйпкьва1 [в53 43 ричные поверхности втулки и шатуна (рис. 5.6). Дополнительно для ограничения сборки необходимо ввести фиксацию нижней грани. Для этого выделяем нижнюю грань, нажимаем ПКМ и выполняем 1июег ~ — РЫБ 5иррог~ (Ф:::".:::~~~в)~). '- Й~ ~+3- -„ф Хт'Р!аде ' "„$2МР!апе „,ф 'тГР1апе ~+3--.„Щ Ех~пмЗе! П+ -,,Щ Ех~шде2 Й--.,4ф 2 Раув, 2 Вобез „® ЗоИ .„ф Вой Рис. 5.4. Вид дерева построения сборки Рис. 5.5. Трех- Рис.
5.6. Условия симметричмерная модель ности в дереве построения сборки с учетом симметрии Следующий этап состоит в том, чтобы указать, в каком месте модели будут встречаться контактные пары. Необходимо определить контактные и целевые элементы, по которым будет отслеживаться кинематика деформи- рования. Различают два класса контактов: жестко-податливый и податливо- податливый. В первом случае жесткость контактирующих поверхностей превышает жесткость контактирующих с ней поверхностей во много раз.
Во втором случае оба контактирующих тела демпфируются. Иными словами, их жесткости не имеют существенного различия. Сюда можно отнести запрессовку втулки в поршневую головку шатуна. Для такого вида контакта в зависимости от того, какая поверхность объявлена контактной, а какая целевой„возможно получение различных результатов. В связи с этим следует принимать следующие сведения при назначении поверхностей: ° выпуклая поверхность при контакте с плоскостью или вогнутой поверхностью должна иметь статус целевой поверхности; ° контактная поверхность имеет более мелкое сеточное разбиение; ° из двух поверхностей более жесткая поверхность — целевая; ° при существенном различии размеров поверхностей более малая поверхность должна быть контактной.
Поскольку внешняя поверхность бронзовой втулки имеет выпуклую форму и втулка выполнена из более мягкого материала, принимаем ее поверхность контактной, а внутреннюю цилиндрическую поверхность в поршневой головке — целевой. Выполняем команду Соплесггоп — 1тегг— Мапиа1 Солгасг Яеуогг. Эта команда позволяет назначить вручную кон- тактную пару. При выборе контактных поверхностей, которые скрыты от пользователя за толщиной материала, достаточно удобно использовать выбор объектов с помощью слоев (рис.
5.7). Эта небольшая панель находится в левом нижнем углу графического окна. При переборе слоев ЛКМ (см. рис. 5.7) выбираются вь'бор" объе"то различные объекты геометрии. С помощью этой геометрии функции произведем выбор контактной втулки и целевой поверхности поршневой головки шатуна.
Далее необходимо настроить опции контактной пары, которые будут моделировать запрессованное состояние втулки в шатун. Эти опции находятся в окне "1гегагЬ о1 Соппесггогг" на панели Ое~глгггоп (рис. 5.8). 44 В строке Туре (тип контакта) выбираем Уткйоп1еы (отсутствие трения в контактной паре). В строке ВеЬаиог выбираем опцию АюуттеМс (асимметричный контакт).
Асимметричный контакт определяется как контакт, имеющий все контактные элементы на одной поверхности, а все целевые — на другой. В большинстве случаев это наиболее эффективный путь Рис. 5.8. Настройки типа контакта моделирования контакта «поверхность— поверхность». В других случаях возможно использовать опцию ВеЬаиог— 5укте~пс. Эта опция сгенерирует два набора контактных пар (каждая поверхность будет являться как контактной, так и целевой). Использование симметричного контакта является эффективным при очень грубой сетке или не явном различии между контактной и целевой поверхностями. Для получения удовле- творительных результатов расчета необходимо особое вни- мание уделять построению конечно-элементной сетки на по- верхности контактной пары. Самый простой и надежный способ проконтролировать раз- Рис.
5.9. Окно настройки размера КЭ мер элементов на поверхности в контактной области контакта — использовать команду МАЛ- Сопгас1 Млло (рис. 5.9). В окне настройки КЭ сетки для контактной поверхности укажем размер элемента, а из списка контактов выберем существующую контактную пару втулка — верхняя головка шатуна. Построим сетку, выполнив команду Медей — Бепега1е МАЙ (рис. 5.10). Далее введем ограничение на перемещение нижней грани шатуна во всех направлениях.
Используем это допущение, поскольку нас интересуют только напряжения, возникающие вблизи верхней головки шатуна. После выполнения этого действия считаем, что все исходные данные подготовлены и можем приступить к расчету (Таас Б1тис1ига1 — Зобе). Расчет покажет напряженное состояние поршневой головки при запрессовке втулки при нормальных условиях, но не будет соответствовать реальным условиям эксплуатации двигателя. 45 Исходные данные необходимо дополнить температурной нагрузкой.
Это второе слагаемое в (5.1). Принимаем ЛТ= 110 К. Для ввода средней рабочей температуры используем команду 5~айс Юис~игп1 — 1тег1 — ТЬегта1 Сопййоп. Необходимо указать компоненты (шатун и втулка), которые находятся при этой температуре. После этого следует перезапустить вы- Исходные параметры заданы, теперь необходимо описать связи между управляющими и управляемыми параметрами. Перемещаемся в окно "Рагате1сгlР1тепиоп Аю- Рис. 5.11. Вводимые переменные 46 полнение расчета.
Анализ результатов расчета должен выявить уровень напряжений, возникающих на внутренРис 5 10 КЭМ сборки ней и внешней поверхностях поршневой головки атуна. Для удоб ва чтен результа в желательно воспользоваться локальной системой координат (ЛСК). Такой ЛСК может послужить цилиндрическая система координат, расположенная на оси поршневого пальца и обращенная осью 7 вдоль нее. Теперь надо установить влияние натяга на уровень напряжений на внешней и внутренней поверхностях поршневой головки шатуна. Для того чтобы расчетным путем установить такую зависимость, необходимо провести несколько расчетов. Для того чтобы сократить время выполнения однотипных исследований, мы воспользуемся параметрами.
В качестве исходного (входного) параметра принимаем натяг в соединении. В качестве выходных параметров принимаем напряжения на внешней и внутренней поверхностях головки шатуна. Для создания параметра «Натяг» перейдем в окно моделирования геометрии Реяньи МосЫег и нажмем ЛКМ иконку с названием (параметры). Откроется окно настройки параметров и уравнений. Введем в окно Реядп Рагатегег два выражения: Уа~уад =0,1 и Р ипил=25 (рис. 5.11). Первый параметр определяет натяг, задаваемый в соединении — 0,1 мм.
Характеристики
Тип файла PDF
PDF-формат наиболее широко используется для просмотра любого типа файлов на любом устройстве. В него можно сохранить документ, таблицы, презентацию, текст, чертежи, вычисления, графики и всё остальное, что можно показать на экране любого устройства. Именно его лучше всего использовать для печати.
Например, если Вам нужно распечатать чертёж из автокада, Вы сохраните чертёж на флешку, но будет ли автокад в пункте печати? А если будет, то нужная версия с нужными библиотеками? Именно для этого и нужен формат PDF - в нём точно будет показано верно вне зависимости от того, в какой программе создали PDF-файл и есть ли нужная программа для его просмотра.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
