Пояснительная записка_Наумов (1222870), страница 4
Текст из файла (страница 4)
Давление над плунжером, диаметром 20 мм, составляет 80 МПа, то есть сила, передаваемая на детали, составляет 30 кН. Основные детали на которые передается сила - это толкатель в сборе, кулачковый вал и корпус, при новой конструкции. Толкатель состоит из ползуна, оси ролика, втулки ролика и самого ролика.
Проверка на прочность была выполнена в программе SolidWorks с использованием инструмента SW Simulation. SW Simulation позволяет проводить оптимизацию конструкции по критериям минимизации/максимизации массы, объёма, собственных частот и критической силы. Имитировать деформацию конструкции с учётом нелинейности, моделировать эффект падения конструкции и проводить усталостный расчёт.
Перед началом расчета в программе SolidWorks Simulation необходимо открыть анализируемую деталь и кликнуть «новое исследование – статический анализ». Далее необходимо выбрать материал исследуемой детали. Окно выбора материала программы SW Simulation отображено на рисунке 3.1.
Так как в базе SW Simulation нет материалов соответствующих проверяемых на прочность деталей, были созданы необходимые материалы для расчета. В программе есть возможность создания материалов с нужными свойствами. Для создания нужного материала необходимо знать такие свойства, как «модуль упругости, массовая плотность, предел прочности при растяжении в X и предел текучести». Используемые материалы при расчете и их свойства отображены в таблице 3.1.
Рисунок 3.1 – Окно выбора материала программы SolidWorks
Таблица 3.1 – Используемые материалы и их свойства
| Наименование детали | Материал | Свойства материала |
| Ползун | Сталь 18Х2Н4МА | Предел прочности σв=1130 МПа Предел текучести σт=835 МПа Модуль упругости Е=2∙10-5 МПа Массовая плотность ρ=7950 кг/м3 |
| Втулка ролика Ось ролика Ролика | Сталь 12ХН3А | Предел прочности 1370 МПа Предел текучести 1270 МПа Модуль упругости Е=2∙10-5 МПа Массовая плотность ρ=7850 кг/м3 |
| Кулачковый вал | Сталь 40Х | Предел прочности 980 МПа Предел текучести 780 МПа Модуль упругости Е=2∙10-5 МПа Массовая плотность ρ=7820 кг/м3 |
| Блочный корпус | Кованное литое железо | Предел прочности 414 МПа Предел текучести 276 МПа Модуль упругости Е=1,9∙10-5 МПа Массовая плотность ρ=7300 кг/м3 |
3.1 Расчет на прочность кулачкового вала
Далее требуется отметить выбор креплений, соединений, нагрузок детали. При расчете на прочность кулачкового вала, рисунок 3.2, в местах посадки подшипников было отмечено зафиксированная геометрия. Зафиксированная геометрия равносильно неподвижным ограничениям для твердых тел. По бокам детали, имитирующая ролик, указано ограничение «ролик/ползун». Ограничение «Ролик/Ползун» задает условие, при котором плоская грань может свободно перемещаться в своей плоскости, но не может перемещаться в направлении, перпендикулярном ее плоскости. Грань может сжиматься или расширяться под нагрузкой. Так же на эту деталь приложена «внешняя нагрузка» (нормальная сила) в 30 кН.
Рисунок 3.2 – Расчетная сетка и граничные условия кулачкового вала
Далее необходимо создание сетки. Создание сетки заключается в том, что программа разбивает всю поверхность нашего объекта на треугольники, и рассчитывает параметры для каждого по отдельности. Соответственно, при выборе более точной сетки (большее количество треугольников) будем иметь более точные результаты.
В свойствах создания сетки есть параметр «применить элемент управления сеткой», он позволяет увеличить точность сетки для конкретных участков детали, выбранным пользователем. Точность сетки, при расчете кулачкового вала, была увеличена в районе кулачковой шайбы (рисунок 3.2).
В результате расчета получаем такие данные как «напряжение, перемещение, деформация». На рисунке 3.3 представлена деформированный результат напряжений кулачкового вала, при воздействии на него силой в 30 кН. Деформированный результат позволяет определить правильно или нет, считает программа. Из диаграммы напряжений видно то, что передаваемое усилие на кулачковый вал не превышает его предела текучести.
Рисунок 3.3 – Эпюра напряжений кулачкового вала в программе SolidWorks
3.2 Расчет на прочность ползуна и его составляющих
Далее был выполнен расчет ползуна и его составляющих на прочность. Последовательность расчета аналогична процессу расчета кулачкового вала.
Первоначально так же необходимо выбрать материал каждой детали, в данном случае были выбраны материалы созданный пользователем. Граничные условия и расчетная стека толкателя в сборе, отображены на рисунке 3.4. Граничные условия «зафиксированная геометрия» было указано по цилиндрической поверхности ролика. Так же по цилиндрической поверхности ползуна и по боковым поверхностям оси ролика было указано ограничение «ролик/ползун». На поверхность головки регулировочного болта указана сила в 30 кН, передаваемая от плунжера ТНВД BOSCH.
При создании расчетной сетки, была выбрана максимальная её точность (большее количество треугольников), для более точных расчетов. Расчетная сетка отображена на рисунке 3.4.
Рисунок 3.4 – Расчетная сетка и граничные условия толкателя в программе SolidWorks
Результаты расчета, полученные в программе SolidWorks, представлены на рисунке 3.5. Представлен деформированный результат напряжений ползуна, оси ролика, ролика и втулки ролика. Из диаграммы напряжений следует то, что передаваемое усилие на ползун и его составляющие не превышает их предела текучести.
Рисунок 3.5 – Эпюра напряжений ползуна и оси ролика в программе SolidWorks
3.3 Расчет на прочность корпуса при новой конструкции
Последним был произведен расчет на прочность корпуса, при новой конструкции. Материал корпуса был выбран из базы материалов программы SolidWorks. В данном расчете в местах посадки подшипников был указан вид крепления «зафиксированная геометрия». Так как расчет производился совместно с корпусом индивидуального ТНВД BOSCH, необходимо было указать жесткую связь между ними. В этом случае был выбран тип крепления «цековка с гайкой». Этот тип крепления имитирует крепления в виде болта. Так же указана сила на корпус индивидуального ТНВД BOSCH, передаваемая на блочный корпус, в 30 кН.
Так как деталь объемная, требование к расчетной сетки были снижены. качество сетки было выбрано среднее. Расчетная сетка и граничные условия блочного корпуса отображены на рисунке 3.6.
Результаты расчета блочного насоса, полученные в программе SolidWorks, представлены на рисунке 3.7. На рисунке отображен деформированный результат напряжений блочного насоса. Из диаграммы напряжений следует, что передаваемое усилие от ТНВД BOSCH на корпус блочного насоса не превышает его предела текучести.
Проводимые расчеты на прочность показали то, что толкатель, кулачковый вал и корпус, при новой конструкции, выдерживают передаваемое усилие передаваемое от ТНВД BOSCH.
Рисунок 3.6 – Эпюра напряжений ползуна и оси ролика в программе SolidWorks
Рисунок 3.7 – Эпюра напряжений блочного насоса в программе SolidWorks
4 СРАВНИТЕЛЬНЫЙ РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ ПАРАМЕТРОВ ТОПЛИВОПОДАЧИ НА РАБОЧИЙ ПРОЦЕСС ДИЗЕЛЯ
Расчетное исследование влияния параметров топливоподачи на процесс сгорания топлива производится с помощью компьютерной программы ДИЗЕЛЬ-РК. Программа ДИЗЕЛЬ-РК предназначена для расчета и оптимизации двухтактных и четырехтактных двигателей внутреннего сгорания.
Программа позволяет проводить тепловой расчет, анализ и исследования следующих типов ДВС:
- дизельных;
- бензиновых искровых: - карбюраторных, - с впрыском бензина;
- газовых искровых: - обычных, - форкамерных;
Программа ДИЗЕЛЬ-РК принадлежит к классу термодинамических программ, то есть цилиндры двигателя рассматриваются в ней как открытые термодинамические системы.
Как и положено хорошей термодинамической программе, ДИЗЕЛЬ-РК позволяет исследовать двигатели с разными системами наддува, подбирать агрегаты наддува к поршневой части, исследовать процессы газообмена, включая оптимизацию фаз газораспределения, а также прогнозировать различные характеристики двигателей. Программный комплекс Дизель-РК работает на основе модели Н.Ф. Разлейцева.
Учет кинетической и диффузионной фаз тепловыделения в модели Н.Ф. Разлейцева выполнен особо. Отдельно выделяются периоды топливоподачи и догорания топлива, учитываются также особенности выгорания паров топлива, образовавшихся в период задержки воспламенения и в последующих фазах сгорания.
Доля испарившегося топлива σиi на i-м шаге интегрирования в период топливоподачи определяется с учетом констант испарения по уравнениям:
, (4.1)
, (4.2)
, (4.3)
где bи – относительная константа испарения, с-1; τi – время, с, прошедшее от момента начала подачи топлива; K – константа испарения, м2/с; dк – средний диаметр капель, м; pс – давления в конце условно продолженного до ВМТ сжатия, МПа.
Расчет σиi продолжается пока σиi 1. При этом необходимо учитывать, что произведение bи τi не должно превышать единицы и если bи τi >1, принимается bи τi = 1.
В отдельных случаях (короткий впрыск и большая длительность периода задержки воспламенения) расчет скорости испарения топлива продлевается на некоторое время после окончания впрыска. Начиная с момента окончания впрыска топлива, скорость испарения определяется как
. (4.4)
На протяжении всего расчета наряду со всей долей выгоревшего топлива x на каждом шаге интегрирования отдельно учитывается выгоревшее топливо, пары которого образовались за период индукции x0i.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
