1. Calculul proceselor de schimbare a gazelor

1.1 Coeficientul de umplere v si presiunea la sfarsitul admisiei pa

Marimile de stare initiale

ps 0.21 MPa dat( ) T0 298 K p0 0.1 MPa k 1.4

pa 0.92 ps 0.193 Mpa tabel

pg 0.75 ps 0.158 MPa tabel

T 9 K tabel

m 1.85 tabel

T rac 60 17

Ts T0

ps

p0

m 1m

T rac 359.047 K

Tsp Ts T 368.047 K

v

pa k 1( ) 1( )[ ] pg

ps 1( ) kTsp

Ts

0.905 se verifica

1.2 Coeficientul gazelor reziduale

Tg 800 K tabel

pg Ts

ps v 1( ) Tg0.023 se verifica

1.3 Temeperatura la sfarsitul admisiei

Ta

pa Ts

ps v 1( ) 1 ( )379.039 K

2. Calculul procesului de comprimare2.1 Presiunea la sfarsitul comprimariimc 1.355

tabel verificatpc pa mc 8.98 MPa2.2 Temperatura la sfarsitul comprimarii verificatTc Ta

mc 1 1.036 103 K3. Calculul procesului de arderec 0.857 h 0.133 o 0.01 Mc 224 1.62 R 8.314Ltaer1

0.21

c12

h4

o32

0.497L Ltaer 0.805NCO2

c12

0.071 NN2 0.79 L 0.636NH2Oh2

0.067 NO2 0.21 1( ) Ltaer 0.065Nf NCO2 NH2O NN2 NO2 0.839

nCO2

NCO2

Nf0.085 nH2O

NH2O

Nf0.079

nN2

NN2

Nf0.758 nO2

NO2

Nf0.077

n nCO2 nH2O nN2 nO2 1N0 L 0.805Ng N0 0.019 c

Nf

N01.042

Nf Ng

N0 Ng1.041

se verifica 1 < μ < cpz 13

tabelHi 41855

kJ

kmolp

pz

pc1.448

U2 27131 U1 24562 T1 1100Uaer

U2 U1 Tc T1

100U1 2.293 104UCO2

43863 39100( ) Tc T1

10039100 3.607 104UH2O

34535 31036( ) Tc T1

10031036 2.881 104UN2

26788 24265( ) Tc T1

10024265 2.266 104UO2

28412 25696( ) Tc T1

10025696 2.397 104

z 0.845

Ug nCO2 UCO2 nH2O UH2O nO2 UO2 nN2 UN2 2.439 104

Iz

z Hi

N0 1 ( )

Uaer Ug

1 ( )

R p Tc

7.53 104

Tz1 2100 Tz2 2200

ICO2 106985 IH2O 88019 IN2 68400 IO2 74049Iz1 nCO2 ICO2 nH2O IH2O nN2 IN2 nO2 IO2 7.368 104ICO2 113099 IH2O 93246 IN2 72020 IO2 75376Iz2 nCO2 ICO2 nH2O IH2O nN2 IN2 nO2 IO2 7.746 104Consider T.z1=2100 K si T.z2=2200 K

Tz Tz1

Iz Iz1

Iz2 Iz1100 2.143 103

K

p

Tz

Tc 1.487

4.Calculul procesului de destindere

md 1.26 tabel

Presiunea la finele destinderii

pd pz

md

0.603 MPa

Temperatura la finele destinderii

Td Tz

md 1

1.137 103 K

5. Marimile caracteristice ale ciclului real

Presiunea medie indicata

p pg pa 0.036 p 0.25

piprim pa

mc

1 p 1( )

p

md 11

md 1

1

mc 11

1

mc 1

p p 1.582

MPapresiunea medie indicatad 0.94 MPapi d piprim 1.487

Randamentul indicat

i Rpi

ps

1

v

N0 Ts

Hi 0.449

Consumul specific indicat

ci3.6 106i Hi

191.484g

kWh

6. Calculul marimilor caracteristice efective

Presiunea medie efectiva

m 0.92 tabel

pe m pi 1.368 MPa

Randamentul efectiv

e m i 0.413

Consumul specific efectiv

ce3.6 106e Hi

208.134g

kWh

Consumul de combustibilPe 85 kW

ch 10 3 ce Pe 17.691kg

h

7. Calculul dimensiunilor fundamentale

i 4 1.177Pe 85 kW n 3400rot

minAlezajul

D

330 4 4 Pe

pe i n 102 84.022

Dales 84 mm

Cursa pistonului

S D 98.894 Sales 99 mm

Cilindreea unitara

litriVs

Dales2

4Sales 10 6 0.549

Cilindreea totala

Vt i Vs 2.195 litri

Viteza pistonului medie

Wpm

Sales n

3010 3 11.22

m

s

Puterea litrica

PL

Pe

Vt38.732

kW

l

Puterea specifica

Ps

Pe 104

4Dales

2

4

38.345kW

dm2

Puterea pe cilindru

Pcil

Pe4

21.25kW

cil

Lucru mecanic

Va 120 mm

mmVc

Va

7.059

Liprim pc Vc p 1( ) p

md 11

md 1

1

mc 11

1

mc 1

Vs p p 177.626

8. Bilantul energetic

kg

hQ ce Pe Hi 10 3 7.405 105

Qe e Q 3.06 105kJ

hQin 0

Tev Td

p0

pd

md 1

md

784.853 K

Tevmediu

Tev Td

2961.04 K

T1 900 K

ICO2

42758 37393( ) Tevmediu T1

10037393 4.067 104

IH2O

36012 31919( ) Tevmediu T1

10031919 3.442 104

IN2

30111 23868( ) Tevmediu T1

10023868 2.768 104

IO2

31329 27872( ) Tevmediu T1

10027872 2.998 104

Ig nCO2 ICO2 nH2O IH2O nO2 IO2 nN2 IN2 2.95 104

I02 8713 I01 5805 T01 200

I0

I02 I01 T0 T01

100I01 8.655 103

Qg Nf Ig N0 I0 ch 3.143 105kJ

h

qe

Qe

Q100 41.325 qg

Qg

Q100 42.452 qin 0 qrez 3

qr 100 qe qg qin qrez 13.223

Calculul dinamic

1. Alegerea tipulul de mecanism biela manivela

2. Calculul dimensiunilor princoipale ale mecanismului motor

0.25R

Dales2

42LR

168

3. Stabilirea maselor pieselor in miscare ale mecanismului motor

mp

1.2 Dales3

1000711.245 g

Masa grupului piston:

mgp 1.3 mp 924.618 g

mL

Dales2

40016 886.683

Masa aflata in miscarea de translatie:

mtr mgp 0.275mL 1.168 103 g

Calculul momentului motor rezultant(indicat):Mrez

m 0.92 4

n30

356.047

i 4

i3.142

Mrez 165.1883 Nm

Pcalculata Mrez m 10 3 54.11 kW

Pe 85 kW

eroarea trebuie sa fie mai mica de 5%

Pcalculata Pe

Pcalculata100 57.088

%

mA 0.725mL 642.845

n30

356.047

FA mA R 2 10 6 3.423 103

CALCULUL SI CONSTRUCTIA SEGMENTILOR DE COMPRESIE

Materialul ales este IKA:

r 500

E 11.5 104 [MPa]

s 12.5 10 6

Stabilirea dimensiunilor sectiuniia)Grosimea radiala:

h 2 mm

s 0.24 mm

a 3.45 mm

h1 0.3 mm

h2 0.3 mm

Ft 14.5 N

n 3.4 103 D 84 mm

2 Ft

h D

pE

2 Ft

D h h1 0.203 MPa

Diagrama polara a fusului maneton

m 0.5

m2m E

D

a1

21

3 pE

4 ED

a

D

a1

3

124.378

k 1.742

f

pE k

23

D

a1

2

1

289.092

Rostul de dilatare

a) in stare liberak 1.742

C 0.196

S03 3 C( )

4

pE

E

D

a1

3

D 4.719

b) in functioare:

S' 0.0027D 0.227 mm

s 1.25 10 5c) la montaj: T0 298Ts 525 K

Tcil 390 k

cil 11.6 10 6

SS' D s Ts T0 cil Tcil T0

1 s Ts T0 0.692 mm

BOLTUL

Otel aliat din STAS 1791-80 13CrNi30 materialul ales cu σ .r cuprins intre [1000...1350]

r 1200

Predimensionare

Raportul D/d=0.31d 0.31 D 26.04 mmRaportul χ =di/d=0.54 0.54di d 14.062 mmRaportul B/D=0.40 (ales pentru bolt flotant)B 0.40 D 33.6 mmRaportul L/D=0.86 (ales pentru bolt flotant)Lb 0.86 D 72.24 mmmmJocul J 1.3Verificarea presiunii la piciorul bielei:

pmax pz 13 Forta de calcul:

F D

2

4pmax mp 10 3 R 10 3

2 1 ( ) 6.731 104NFmin 10 3 mp 10 3 R 10 3 2 1 ( ) 4.734 N

aLb B

219.32

mm lungimea de sprijin in umerii pistonului

b B 2 J 31 mm lungimea de sprijin in piciorul pistonului

pacalculataF

2 a d66.896 mai mic decat p.a max [MPa] F

pbcalculataF

b d83.382 mai mic decat p.b max [MPa] A

Verificarea la rezistenta;

a) la incovoiere

imax

F 3 Lb 4 a 1.5 b

1.2 d3 1

4 322.677

max imax 322.677

Coef de siguranta la boltul flotant este dat de relatia :

minus1 0.4 r 480N

mm2

r 1.2 103

0.6 ales din Fig 3

2.2 bolt cementat 1

c

minus1

max

1.964

inclus in intervalul 1.0...2.2 ptr bolt flotantb) la forfecareDupa formula lui Juravsky

max0.85 F 1

2

d2

1 4

168.903inclus in interv τ = [100...220] ptr oteluri aliate

La verificarea sumara:

max2 F

d2

1 2

89.206 mai mic decat τ = [100...220]

c) verificarea la ovalizare

k 1.5 15 0.4( )3 1.459

maxoF k

L D0.19

1 2 ( ) 1 ( )

1 2

1

1

21.198modul de

maxo este mai mica

decat m1

d) verificarea la deformatie

p 0.0023D 0.193 mm jocul din umerii pistonului in functionare

E 11.5 104 modul de elasticitate a materialului

f0.09 F k

E Lb1 1

3

0.04 mm

Jocul la montaj:

b 11 10 6

p 24 10 6

Tb 425 K temperatura boltului

temperatura umerilor pistonuluiTp 475 K

p d b Tb T0 p Tp T0

1 p Tp T0 0.118 mm

Tpm T0

D ( ) p 356.841 kTemperatura minima la care trebuie incalzit

pistonul pentru a realiza montajul (interval recomandat T.pm=[355...395])

CALCULUL PISTONULUI:

D 84 mmc 11.6 10 6Tp 530KLp 1.3 D 109.2 mmTcp TpHc 0.68 D 57.12 mmLm 0.9 D 75.6 mm 0.15 D 12.6 mmH1 0.16 D 13.44 mmH2 0.052D 4.368 mmH 2.6 mmHu 5.4 mmB 0.38 D 31.92 mmmms 0.065D 5.46m 0.032D 2.688 mmd 0.31 D 26.04 mmdu 1.4 d 36.456 mm

Calculul pistonului

Calculul capului pistonului:

D'c 0.0028D 0.235 mm

a) diametrul capului pistonului:

Dcp

D 1 c Tcil T0 D'c

1 p Tp T0 83.39 mm

b)Verificarea la rezistenta:

a 3.45Di D 2 a 2 s 66.18 mm

pmax 13

rmar

3 pmax Di2

16 2

67.245 adm 70...120( ) 70...120 MPa pentru MACMPa

0.34 coef lui Poisson pentru Al tmar rmar 22.863 MPaIn centru:c

rmar tmar

245.054

rc 3 1 ( )pmax Di

2

32 2

45.054 Calculul regiunii port segmenti

Fc D

24

pmax 7.204 104NFi mp R 10 6

2 1 ( ) 9.922 103 N

A 0.05 D 4.2 mm

Du D 2 A 75.6 mm

u 3 su u

8 nr de gauri de ungere

Di Du 2 s 64.68 mm

4Du

2Di

2 uDu Di

2 1.072 103

cmax

Fc

67.199

mai mici decat σ .adm

imax

Fi

9.255

Calculul mantalei

Tm 110 273 383 K

' m 0.004D 0.336

m p 2.4 10 5

Dm

D 1 c Tcil T0 ' m

1 m Tm T0 83.583 mm

m D Dm 0.417 mm Jocul de montaj u 3b) verificarea presiunii maxime pe mantaa

D2

D2

2d2

2

2.069mm

Aev4

3a d D Hu 525.438

Nmax

pmmax

Nmax

D Lm Aev

Nmax

calculul umerilor pistonului

max

D2

pmax

2 du2

d2

70.456<=

adm 25....40MPa 25....40