Renault Megane RS TrophyRenault Megane RS TrophyDatele melePutere nominala=184KwTuratie nominala=5300rpmNumarul de cilindrii=4Alezaj (D)=82.7mmCursa (S)=93mmCilindree=1998litriDatele fabricantuluiMarcRenaultModelMeganeGeneraieMegane Coupe DZ0/1Tip motorF4R 874Numr de ui2Putere265 hpViteza maxim254 km\hAcceleratie 0-100 km\h6.0 secAspiratieTurboTuratia Maxima6500 rpmTipul injectieiMultipunct secventialaVolumul rezervorului60 litriAnul nceperii produciei2011Lungime4299Lime1848nlime1435Ecartament fa1594Ecartament spate1548Amplasarea motoruluiFa, LongitudinalCutia de vitezeManuala, 6+1 TrepteCuplu360 Nm intre 3000-5000 rpmPoziionarea cilindrilorin linieNumrul de cilindri4Diametrul cilindrilor82.7Cursa cilindrilor93Raport de compresie8,6:1Numrul de supape per cilindru4Tipul de combustibilBenzina RON 95-99TractiuneFataABSDaDiametrul discurilor fata340mmDiametrul discurilor spate290mmDimensinile anvelopelor235/40 R 18 95 YConsumul de combustibil - n ora (urban)11.3Consumul de combustibil - n afara oraului (extra-urban)6.5Consumul de combustibil - combinat (mixt)8.2Mas proprie1350 kg

CilindruCalculul cilindrilor motoruluiSe alege varianta construirii cu camasi umede.In timpul functionarii peretii cilindrului sunt solicitati de forta de presiune a gazelor,forta normala de sprijin a pistonului si dilatari.Pentru a raspunde cerintelor impuse camasilor de cilindru (rezistenta sporita la uzura,obtinerea unor suprafete cu rugozitate optima si cu o abatere minima de la formacilindrica), aceasta se realizeaza din materiale cu rezistenta sporita la uzura ( fontaaliata cu Cr, Ni, Mo, Cu, Ti) carora li se aplica tratamente termice si termodinamice(acoperirea cu strat de cupu poros cu grosime de 0,05 0,25 mm)Se va alege fonta aliata cu crom avand duritatea =250HBRezistenta la incovoiere minima=4300000N/m2Calculul grosimii cilindrilord=0,06D+2mm=6.962mmse adopta7mmpg =6.954021N/mm26954021N/m2D1=96.7mmTensiunea de intindere in sectiunea transversala=89.7mm=22.2777029893N/mm2Tensiunea de incovoiereN=3504.1Nh=79.3mm=41262.4819403826=6.7343290305N/mm2Tensiunea totala29.0120320197N/mm229.0120320197< 59Calculul camasii de cilindruCamasile umedeCea mai mare utilizare o au camasile care se sprijina in partea superioarape un guler, iar partea inferioara se etanseaza cu inele de cauciuc, plasatein canalele special realizate in camasa.In timpul functionarii peretii cilindrului sunt solicitati de:- forta de presiune a gazelor;- forta normala de sprijin a pistonului;- dilatari.La proiectarea camasii umede, grosimea peretilor se adopta din conditi de rigiditate:d= 0,065 0,075 Dd=0,06D+2mmAlegerea dimensiunilor constructiveDi reprezinta diametrul mediu de racire si se calculeaza astfel incit saexiste cel putin ( 3 5 ) mm.100.7mm104.7mm108.7mmLa partea superioara camasa cilindrului se afla deasupra fetei plane a bloculuimotor cu:1=(0,05 0,15) mmadoptam 0,1 mm2=(0,2 0,3) mmadoptam 0,25 mm0.25mmCamasile demontabile se prevad la partea superioara cu o flansaPresiunea de strangere a prezoanelor chiulaseiP=(38-48x105)N/m2=40*10^5N/m2Lungimea camasiiIn partea superioara pistonul sa depaseasca nivelul primului segment de compresiecand pistonul se afla la punctul mort superior P.M.SIn partea inferioara pistonul sa depaseasca nivelul segment de ungere cand pistonulse afla la punctul mort inferior P.M.I175.7mm82.7mmS - cursa pistonuluiH - Inaltimea pistonului

_=_1+8=_=_1+4=_=_+4=_=_+_=l=+==(0,81,5) x D = 1 x D=

PistonCalculul pistonuluiPistonul este reperul mecanismului motor, care ndeplinete urmtoarele funcii:- transmite bielei,prin intermediul bolului, fora de presiune a gazelor;- transmite cilindrului reaciunea normal, produs de biel;- etaneaz, mpreun cu segmenii, camera de ardere;- evacueaz o parte din cldura degajat n procesul de ardere;- contribuie la dirijarea gazelor n cilindru;- are rolul de a asigura distribuia amestecului gazos, n cazul motorului n doi timpi;- n cazul motorului cu aprindere prin compresie, poate influena favorabil randamentul arderii prin participarea sa la procesul de formare a amestecului;- conine, parial sau integral, camera de ardere;- mpreun cu segmenii i peretele cilindrului controleaz grosimea filmului de ulei i deci consumul de ulei. Dimensiunile principale ale pistonuluiPrile componente ale pistonului:camera de ardere (1);capul (2);bosajele pentru bol (3);fusta (4);inseriile din oel sau font (5);bolul (6);siguranele bolului (7);segmenii (8).Principalele repere dimensionale ale acestui ansamblu sunt prezentate n figura:D- diametrul cilindrului;Hk - distana de la axa bolului la partea superioar a capului pistonului;L - lungimea bielei;R - raza manivelei;S - cursa pistonului (S=2R);Hz - distana de la axa arborelui cotit la suprafaa frontal a blocului cilindrilor;H - nlimea pistonului;Hko -nlimea de compresie;Hs - nlimea fustei pistonului;Hso - distana de la axa bolului la marginea inferioar a canalului segmentului de ungere;Hsu - distana de la marginea inferioar a fustei pistonului la axa bolului;DB - diametrul exterior al bolului;A - distana dintre bosajele alezajelor pentru bol;B - limea piciorului bielui;SB - distana de la fundul pistonului la muchia superioar a canalului segmentului de foc;RG - raza exterioar a contragreutii;AZ -distana dintre axele cilindrilor.a) b)Fig.8.3. Elementele dimensionale ale capului pistonului:piston pentru motor cu aprindere prin scnteie;piston pentru motor cu aprindere prin compresieParametrii dimensionali ai capului pistonului depind (fig.8.3.) de caracteristicile constructiv-funcionale ale motorului, pe care urmeaz s-l echipeze.HRB - distana de la generatoarea alezajului pentru bol la marginea inferioar a canalului segmentului de ungere;HRF - nlimea zonei "port-segmeni";HFS - nlimea de protecie a segmentului de foc;HN - distana de la generatoarea alezajului pentru bol la fundul pistonului;SB - grosimea capului pistonului;HM - nlimea camerei de ardere din capul pistonului. Calculul pistonului la solicitrile mecanice Calculul capului pistonuluiLungimea pistonului H74.43mmLungimea mantalei L53.755mm0.053755Inalimea de compresie l149.62mmInaltimea de protectie a segmetului de foc h8.27mmGrosimea flancului hc3.308mm0.003308Grosimea capului 7.0295mm0.0070295Distanta dintre bosajele alezajului boltului b24.81mmDiametrul capului interior62.852mm0.062852m=88.8316622284Mpa6.926212s - efortul unitaraf 90...200 MPaCalculul zonei port-segmeniValorile eforturilor unitare se calculeaz astfel:- la ncovoiere:=38186.6822250556R=41.35mm0.04135r=39mm0.039=52714302.259895Nm=1380.436822168- la forfecare:=52867.12Efortul unitar echivalent este:4253155080.45178=65216.2179250819=43462631.250.000859014828.5905mmd=78mm=14.945mmHK/D=0.4HK=33.08mmDB/D=0.25DB=20.675mmA/D0.3A=24.81mmHKO/D0.27HKO=22.329mmHS/D0.49HS=40.523mmH/D0.72H=59.544mmHFS/D0.09HFS=7.443mmSB/D0.085SB=7.0295mm5922.6400636154=76.9586906309mm6049.9053412688=77.7811374388mmCalculul mantalei pistonului=-316279.042905946se ia in modul2986.8035627036N13958.990890.013958990924.81mm11mm76.6140848822mmadoptam76mm77.0809604428mmadoptam77mmGrosimea pereilor bosajelor pentru bol se determin rezolvnd urmtoarele ecuaii:- la interiorul pistonului:=3.633732144mmse adopta 3,5 mm- la suprafaa din exterior:=5.018011056mmse adopta 5 mmCalculul jocurilor segmentului in canal=1.3150951059mmK= 0,08 - constantsa = 5,56,5 [daN/mm2]Calculul profilului pistonului:- temperatura cilindrului :150350 oCTc =300oC573.15K-temperatura capului pistonului : 200.. 300 oCTp =275oC548.15K- temperatura mediului ambiant (motor rece):To =288K- coeficient de dilatare termica al materialului:- Camasii (fonta): c = (1012) 10-6 1/Kc =10.710-6 1/K- Pistonului (Aluminiu): p = (20,521,5) 10-6 1/Kp =2010-6 1/KPentru asigurarea unei functionari normale a pistonului este necesar ca jocul relativ in stare calda, dintre piston si cilindru, sa fie in limitele urmatoare:'s = 0,0020,003 n zona superioar a pistonului's =0.002mm'i = 0,0010,002 n zona inferioar a mantalei'i =0.001mmJocurile diametrale in stare calda in zona superioara si inferioara0.17mm0.08mmDiametrul pistonului la cald la partea superioara:Dp = D - 's =82.53mmDiametrul exterior al pistonului in stare rece la partea superioara si partea inferioara82.36mm82.44mmJocurile diametrale n stare rece n zona superioar i inferioar0.34mm0.26mm

0,9=0,65=0,60=0,1=0,04=0,085=0,30=0,76=_=N/^2^3N/^2N/^2_(=) 2__=^2N/^2N/^2=_111=^=(+)()_=2_/2=_=(0,08..0,12)_(^2)/4=^2^23,110^5 /^2_1=

BoltulPROIECTAREA BOLTULUIProiectarea boltului trebuie s satisfaca cerintele privind obtinerea unei mase cat mai reduse si o rigiditate suficienta pentru functionarea mecanismului motor.Se alege ca solutie constructiva bolt fix in biela si liber in pistonBoltul este confectionat din otel aliat 41MoCrNi13Calculul boltuluiDimensionareaDimensiunile boltului se adopta din date statistice si se efectueaza calcule de verificarerezistentei la uzura, a solicitarilor mecanice si deformatiilor precum si precizareaprin calcul a jocurilor de montajDiametrul exterior de [mm]de= (0,240,28)D =0,27D =21.00mmDiametrul interior di [mm]di = (0,650,75)de= 0,72de =15mmLungimea bolului l [mm]l = (0,880,93)D = 0,91D =75mmLungimea de contact cu piciorul bielei lb[mm]lb = (0,260,30)D = 0,30D =23mmVerificarea la uzuraRezistenta la uzura poate fi apreciata dupa marimea valorilor presiunilorspecifice n piciorul bielei (pb) i n umerii pistonului (pp).Schema de calcul este aratata n fig:Schema de calcul a boltuluiConventional se considera c forta care solicita boltul este:23596.552877119N37353.9814104523N-13757.4285333333Nmp=0.65kgmb=0.54kgm1b=0.2338kgm2b=0.6163kgmcb=0.35kgR=0.042m=628rad/sec=1/3.6=0.278Presiunea n locasurile din piston:23.3628729703Mpa< Ppa =15.35Mpalp=24.0505mmPresiunea n piciorul bielei48.5307286555MpaVerificarea la ncovoiereTensiunea maxima determinata de momentul incovoietor la mijlocul boltului0.72Momentul maxim incovoietor:Mi=178616.073382758NMimax=282754.075118203NTensiunea maxima de incovoiere=268.7468229281< i = 500 N/mm2modulul de rezistenta al sectiunii transversale a boltului:=664.625804453mm2Pentru parametrii care intra n relatiile de calcul ale coeficientuluide siguranta se pot folosi urmatoarele valori:- rezistenta la oboseala pentru ciclul simetric de incovoiere-1 = 340380 N/mm2 pentru otel aliat-1 =380N/mm2- rezistenta la oboseala pentru ciclul pulsator de incovoiere608N/mm2- coeficientul tensiunilor0.25- coeficientul efectiv de concentrare la solicitri variabile: kk =1- factorul dimensional: = 0,8...0,9 =0.9- coeficientul de calitate al suprafeeibol cementat cu suprafaa lustruit: = 1,52,5 =2.5Pentru boltul fix n biela, ciclul este asimetric, iar coeficientul desiguranta se calculeaza cu ecuatia:2.0052770449Verificarea la forfecareVerificarea la forfecare se realizeaza in sectiunile dintre partilefrontale ale bosajelor si piciorul bielei.Tensiunea unitara la forfecare se determina cu relatia139.2502847718N/mm2Valoarea admisibila a efortului unitar este de (150220)N/mm2 pentru otel aliata =180N/mm2Calculul la ovalizareValorile eforturilor unitare de ovalizare in sectiunile caracteristice se obtin din conditiile = 0 i = 90grade253.8530421979N/mm21 =17162.7645976445N/mm22 =10.9111.993989205N/mm23 =7.5183.6701422961N/mm24 =12.3Repartitia sarciniiValorile marimilor: K, 1, 2, 3, 4,Deformatia maxima de ovalizare0.029984722mmunde:- E =220000- K=1.00848Se recomanda ca deformatia de ovalizare sa fie mai mica decat jocul radial la cald' = (0,00050,002)deb =0.04199506mmCalculul jocului la montajJocul de montaj dintre bolt si locasul sau din piston-0.0004184525unde:- coeficientul de dilatare al materialului boltuluiol =1210-6 1/K- coeficientul de dilatare al materialului pistonuluial =2010-6 1/K- tb temperatura boltului, Ktb =423K- tp temperatura pistonului, Ktp =472K- t0 tempratura mediului ambiant, Kt0 =293KDeoarece tp > tb i AL >ol este posibil apariia de jocuri negativeIn cazul in care boltul este fix n piciorul bielei functionarea la pornire este posibilanumai dac boltul se monteaza cu joc in locasurile din piston, joc care in timpulfunctionarii se poate mari.

BielaCalculul bieleiBiela este elementul component al mecanismului motor, care transmite,prin intermediul boltului, forta de presiune a gazelor de la piston la arborelecotit. Ea este compusa din trei parti: piciorul bielei, corpul bielei si capul bielei.Datorita actiunii fortei de presiune a gazelor, biela este supusa lacomprimare si flambaj. La comprimare pot aparea deformatii remanente,care scurteaza biela. Flambajul corpului bielei determina o perturbare aparalelismului axelor alezajelor bielei si o intensificare a uzurii lagarelor.Conditiile de solicitare la care este supusa biela in functionarea motoruluiimpun gasirea acelor solutii constructive ale bielei care sa asigure o rezistentasi o rigiditate maxima in conditiile unei mase cat mai mici.Calculul piciorului bieleiLa proiectarea piciorului bielei trebuie sa se tina seama de dimensiunileboltului si de tipul imbinarii piston-bolt-bielaDimensiunile piciorului bieleiSe alege ca solutie constructiva bolt fix in biela si liber in piston.- Diametrul exterior al piciorului bielei de,de = (1,251,65) d =33.596048mmse adopta : de =36mm- Diametrul interior al piciorului bielei di,di = d + 2 hb =25mm- Grosimea radiala a piciorului bielei hp,hp = (0,160,27) d =4.199506mmse adopta : hp =5mm- Grosimea radiala a bucsei hb,hb = (0,0750,085) d =1.78479005mmse adopta : hb =2mm- Lungimea de contact a boltului cu piciorul bielei a,a =23mmSolicitarea de intindereForta de intindere are valoarea maxima cand forta datorata presiuniigazelor este minima, deci cand pistonul se afla la PMS la inceputul curseide admisie. In aceste conditii forta de intindere se determina cu urmatoarearelatie:7238.8065168434N mp - masa pistonuluimp =0.35kg r - raza arborelui cotitr =0.041m - viteza unghiulara a arborelui cotit =628.318530718rad/sec =0.2777777778Schema de calcul a piciorului bielei la intindereTensiunile unitare produse de forta de intindere se determina in urmatoarele ipoteze:- piciorul bielei reprezinta o grind curba incastrata in zona de racordare apiciorului cu corpul bielei- forta de intindere este distribuita uniform pe jumatatea superioara a picioruluiIn cazul in care unghiul de incastrare i >90o, momentul incovoietor si forta normalain sectiunea de incastrare au urmatoarele expresii:6770.7204320913N3475.667100701N Mo - momentul incovoietor in sectiunea B-B determinat de forta de intindere-3214.9251461617Nmm No - forta normala n sectiunea B-B determinata de forta de intindere4130.4900470237N i se introduce n radianise adopta i =100oi =1.745329252rad rm - raza medie15.249mmIn sectiunea de incastrare momentul incovoietor si forta normala solicita atat piciorulbielei cat si bucsa sau boltul presat, in aceste conditii se utilizeaza un coeficient deproportionalitate care are expresia:0.7777777778unde: Ab - aria seciunii bucseiAp=2*hb*aAb =92.624mm2 Ap- aria seciunii picioruluiAb=2*hp*aAp =231.56mm2 EBZ- modulul de elasticitate al materialului bucsei sau boltului presatEBZ =1.5105 N/mm2 EOL- modul de elasticitate al materialului bieleiEOL =2.1105 N/mm2Tensiunile n sectiunea de incastrare A-A pentru fibra interioara (i ), respectivexterioar (e) produse de forta de intindere se calculeaza cu relatiile:-56.0001133018N/mm286.9341555912N/mm2Solicitarea de compresiuneSchema de calcul a piciorului bielei la compresiuneForta de compresiune are valoarea maxima cand presiunea din cilindru arevaloarea maxima30115.1748936089NCalculul tensiunilor produse in piciorul bielei de solicitarea de compresiunese efectueaza n urmatoarele ipoteze:- Piciorul bielei se considera o grinda curba incastrata in zona de racordarecu corpul bielei- Forta de compresiune este distribuita sinusoidal pe jumatateainferioara a piciorului.Momentul incovoietor si forta normala in sectiunea de incastrare A-A, determinate de forta de compresiune pot fi calculate cu relatiile:-579.0999862151N53.0458450545Nunde: c se msoar n radianic =105oc =1.8325957146rad Mo' - momentul incovoietor in sectiunea B - BMo' / Fc rm 103 =0.1N/mm2Mo' =0.1974845532N/mm2 No' - forta normala in sectiunea B - BNo' / Fc 103 =0.5No' =15.0575874468NValorile tensiunilor in sectiunea de incastrare determinate de forta decompresiune se calculeaza cu urmatoarele expresii:- pentru fibra interioara7.1430426339N/mm2-pentru fibra exterioara-5.082131035N/mm2Solicitarea datorata presarii bucseiIn timpul functionarii motorului la strangerea de montaj (m) se adauga o solicitaresuplimentara de compresiune (t ) datorata dilatarii bucsei de bronz. strangerea de montajse adopta m =0.007mm Dilatarea termica a bucsei se determina cu urmatoarea relatie0.019998024mmunde: di- diametrul interior al piciorului bielei coeficientul de dilatare al bucseiBZ =1810-6 1/K coeficientul de dilatare al materialului bieleiOL =1010-6 1/K temperatura piciorului bielei t = 373423 Kt =373K temperatura mediului ambiant tm = 273 Ktm =273KPresiunea datorata strangerii poate fi obtinut cu expresia:33.6046795025N/mm2unde: -coeficientul lui Poisson =0.3Valorile tensiunilor produse de presiunea pf sunt:- in fibra interioara96.1826548143N/mm2- in fibra exterioara62.5779753118N/mm2Coeficientul de siguranta al piciorului bielei se calculeaza in ipoteza uneiolicitari de oboseala dup un ciclu simetric de intindere - compresiune, pentru fibra exterioara n sectiunea de incastrareValorile maxime i minime ale tensiunilor ciclului sunt:149.512130903N/mm267.6601063468N/mm2Amplitudinea a i tensiunea medie m a ciclului:40.9260122781N/mm2108.5861186249N/mm2In aceste conditii expresia coeficientului de siguranta poate fi scrisasub forma urmatoare:3.6706095942unde: rezistenta la oboseala pentru ciclul simetric de intindere - compresiune-1t= 340400 =340N/mm2 coeficient de concentrare kk =1 factorul dimensional = (0,80,9) =0.8 coeficientul ce depinde de caracteristicile materialului = 0,120,20 =0.18 coeficientul de calitate al suprafetei = 0,700,80 =0.7Valorile coeficientului de siguranta calculate trebuie sa fie cuprinse n intervalul 25Deformaia produs piciorului bielei sub aciunea forei de inerie se determin cu relaia0.004560943mmunde: I - momentul de inerie al suprafeei seciunii piciorului bielei48.2416666667mm3Calculul corpului bieleiDimensiunile caracteristice mai raspandite pentru profilul n dublu Tal corpului bielei sunt determinate pe baza prelucrarilor statisticeale constructiilor existente.Dimensiunile corpului bielei :- Hp = (0,0481,0) de = 0,7deHp =18mm- Hc = (1,101,35) Hp = 1,20 HpHc =24mm- h = 0,666 Hph =12mm- H=h+2aH =18.00mm- B = 0,75 HpB =14mm- a = 0,167 Hpa =3mm- l - lungimea bileleise adopta l =144mm- l1 - lungimea incastarta a bieleise adopta l1 =108mml1=Corpul bielei se calculeaza la oboseala fiind supus la:- intindere de forta de inertie maxima a maselor aflate n miscare de translatie- la compresiune de rezultanta dintre forta maxima a gazelor si forta de inertieCalculul se realizeaza in sectiunea minima atunci forta care solicita corpulbielei la intindere este:18705.8697504NTensiunile la intindere sunt:159.609218948N/mm2unde:A - aria sectiunii de calcul a corpului bielei117.197928mm2Corpul bielei este supus la compresiune de catre forta determinata cu relatia:18648.1116600523NTensiunea de compresiune este data de relatia:159.1163937647N/mm2Tensiunile de flambaj sunt:- in planul de oscilatie:211.624803707N/mm2-unde:e - limita de elasticitateIx - moment de inertie in planul de oscilatiel - lungimea barei cu capete articulateC =0.0003- in planul de incastrare211.4895547723N/mm2unde:e - limita de elasticitateIy - moment de inertie in planul de incastrarel1 - lungimea barei cu capete incastrateInsumarea tensiunilor de compresiune si de flambaj poate fi realizatadupa urmatoarele relatii:- in planul de oscilatie:370.7411974717N/mm2- in planul de incastrare370.605948537N/mm2unde:0.1352489347Corpul bielei este supus la solicitari variabile, de intindere si compresiunedupa un ciclu simetric. Coeficientul de sigurant se determina cu relatia:4.0010286775unde:- max tensiunea maxima:max = to =370.7411974717N/mm2- min tensiunea minima:min = c =159.1163937647N/mm2- a amplitudinea ciclului105.8124018535N/mm2- m tensiunea medie264.9287956182N/mm2Calculul capului bieleiDimensiunile caracteristice ale capului bielei se deduc din dimensiunilefusului manetonCapul bielei se racordeaza cu raze mari la corpul bielei ceea ce faceneinsemnata solicitarea de compresiune a acestuiaSolicitarea de intindere se transmite numai capacului si este determinata deforta de inertie a pieselor aflate in miscare de translatie i de forta centrifugaa masei bielei care efectueaza miscarea de rotatie mai putin masa capacului bielei.-23116.8970368NCalculul tensiunilor se realizeaz admind urmtoarele ipoteze- Capul bielei este o bara curba continua- Sectiunea cea mai solicitata este sectiunea de incastrare A-A- Capacul bilei are sectiunea constanta cu un diametru mediu egal cudistanta dintre axele suruburilor- Fora de ntindere este distribuit pe jumtatea inferioar a capaculuidup o lege sinusoidal- Cuzinetul se deformeaz impreuna cu capacul si preia o parte din tensiuniproportionala cu momentul de inertie al sectiunii transversaleTensiunea n fibra interioara n sectiunea de calcul este data de relatia:123N/mm2unde: Icp- momentul de inertie ale capaculuiIcp = Icuz - momentul de inertie ale cuzinetuluiIcuz = Acp - aria sectiunii capaculuiAcp= Acuz - aria sectiunii cuzinetuluiAcuz = Wcp- modulul de rezistenta la incovoiere al sectiunii capaculuiWcp =a - Rezistenta admisibil este de 100150 N/mm2Calculul suruburilor de bielaPentru prinderea capacului se utilizeaza doua sau patru suruburi,din partea capacului spre capul bieleiUtilizarea unor suruburi fara piulite face posibila micsorarea dimensiunilorcapului de biela. In cazul adoptarii acestei, solutii pentru surub,se fileteaza gaura din partea superioara a capului bieleiCapul si corpul suruburilor de biela pot avea diverse forme constructivein functie de solutia adoptata pentru capul bieleiMaterialele care raspund cerintelor impuse bielei sunt: otelurile deimbunatatire cu continut mediu de carbon (0,35...0,45%) marcile OLC 45 X,OLC 50 si otelurile aliate marcile 40C 10, 41 MoC 11Suruburile de biela se executa de regula din aceleasi materiale ca si bielaSuruburile de biela sunt solicitate de forta de strangere initiala Fsp si deforta de inertie a maselor in miscare de translatie si a maselor in miscarede rotatie care se afla deasupra planului de separare dintre corp i capac.- Forta de inertie care solicita un surub2550.44Nunde :z - numarul de suruburi de pe o bielaz =2- Forta de strangere initiala a surubului5100.88N- In timpul functionarii, asupra surubului de biela actioneaz forta:5738.49Nunde :- este constanta care tine seama de elasticitateasistemului = 0,150,25 =0.25Tinand seama de fortele care solicita suruburile de biela, acestease dimensioneaz tinand seama de solicitarea la intindere si se verific la obosealaSchema de calcul a capului bielei- Diametrul fundului filetului5.4481688763mmunde:- cc - coeficient de siguranta, cc= 1,253,00cc =3- c1 - factor care tine seama de solicitarile suplimentare detorsiune care apar la strangerea piulieic1 =1.3- c2 - factor care tine seama de curgerea materialului nzona filetatac2 =1.2c - limita de curgere a materialului surubuluic =800N/mm2- Diametrul partii nefiletate5.8243375201mmVerificarea la oboseal- Tensiunile maxime246.1538461538N/mm2215.3846153846N/mm2- Tensiunile minime218.8034188034N/mm2191.452991453N/mm2unde:- As - aria sectiunii surubului in partea filetata23.312615625mm2- As' - aria sectiunii surubului in partea nefiletata26.6429892857mm213.6752136752N/mm2232.4786324786N/mm2- Coeficientul de siguranta:2.8467153285unde:- -1= 300700 N/mm2-1=400N/mm2- k= 4,05,5 pentru oel aliatk =5.5- = 0,81,0=0.8- = 1,01,5 =1- =0.2Valorile coeficientului de siguranta calculat trebuie s se intervalul 2,5...4,0

Arborele cotitProiectarea arborelui cotitLa proiectarea arborelui cotit se vor alege acele soluii care s asigure o rigiditate maxim.Pentru atingerea acestui deziderat la cele mai multe construcii fusurile palierese amplaseaz dup fiecare cot, diametrele acestora se mresc, iar lungimileacestora se micoreaz, de asemenea aceste msuri fac posibil mrirea dimensiunilor braelor.Condiiile tehnice impuse la proiectarea arborelui cotit trebuie s fie foarte severe,dat fiind importana lui n funcionarea mecanismului motorCalculul arborelui cotitAvnd n vedere condiiile de funcionare, prin calcul, arborele cotit se verific la presiunespecific i nclzire, la oboseal i la vibraii de torsiune.Calculul arborelui cotit are un caracter de verificare, dimensiunile lui adoptndu-se prinprelucrarea statistic a dimensiunilor arborilor cotii existeni.Concomitent cu dimensionarea arborelui cotit se adopt i configuraia contragreutilor.Dimensiunea caracteristicLungimea cotului l(0,901,20)Dl90.97mmDiametrul fusului palier dp(0,600,80)D57.89mmLungimea fusului palier lp-paliere intermediare(0,30,5)dp17.367mm-paliere extreme sau medii(0,50,7)dp35.3129mmDiametrul fusului maneton dm(0,550,70)D56.0000569mmLungimea fusului maneton lm(0,450,60)dm28.560029019mmDiametrul interior dmi(0,600,80)dm39.20003983mmGrosimea braului h(0,150,36)dm19.600019915mmLimea braului b(1,171,90)dm95.20009673mmRaza de racordare(0,060,1)dm4.480004552mmVerificarea fusurilor la presiune si incalzirePentru a se preveni expulzarea peliculei dintre fusuri si cuzineti trebuies le limiteze presiunea maxima pe fusuriPresiunea specifica conventionala maxima pe fusurile manetoane si palierese calculeaza cu relatiile:33.1381879606Mpa38.7914714026Mpaunde:- Rmmax - fotra maxima care incarca fusul manetonRmmax =53000N- Rpmax - fotra maxima care incarca fusul palierRpmax =39000Nppmax.a = 7.15 Mpa = 15MPappmax= 14,62 tb i AL >ol este posibil apariia de jocuri negative

In cazul in care boltul este fix n piciorul bielei functionarea la pornire este posibila numai dac boltul se monteaza cu joc in locasurile din piston, joc care in timpul functionarii se poate mari.

biela

Calculul bielei

Biela este elementul component al mecanismului motor, care transmite, prin intermediul boltului, forta de presiune a gazelor de la piston la arborele cotit. Ea este compusa din trei parti: piciorul bielei, corpul bielei si capul bielei.

Datorita actiunii fortei de presiune a gazelor, biela este supusa la comprimare si flambaj. La comprimare pot aparea deformatii remanente, care scurteaza biela. Flambajul corpului bielei determina o perturbare a paralelismului axelor alezajelor bielei si o intensificare a uzurii lagarelor.

Conditiile de solicitare la care este supusa biela in functionarea motorului impun gasirea acelor solutii constructive ale bielei care sa asigure o rezistenta si o rigiditate maxima in conditiile unei mase cat mai mici.

Calculul piciorului bielei

La proiectarea piciorului bielei trebuie sa se tina seama de dimensiunile boltului si de tipul imbinarii piston-bolt-biela.

Dimensiunile piciorului bielei

Se alege ca solutie constructiva bolt fix in biela si liber in piston.

Diametrul exterior al piciorului bielei de,

de = (1,251,65) d =27.9188mm

se adopta : de =33mm

Diametrul interior al piciorului bielei di,

di = d + 2 hb =25mm

Grosimea radiala a piciorului bielei hp,

hp = (0,160,20) d =3.65092mm

se adopta : hp =4mm

Grosimea radiala a bucsei hb,

hb = (0,0800,085) d =1.71808mm

se adopta : hb =2mm

Lungimea de contact a boltului cu piciorul bielei a,

a =27mm

Solicitarea de intindere

Forta de intindere are valoarea maxima cand forta datorata presiunii gazelor este minima, deci cand pistonul se afla la PMS la inceputul cursei de admisie. In aceste conditii forta de intindere se determina cu urmatoarea relatie:

12495.5907679001N

unde:

mp - masa pistonului

mp =0.68kg

r - raza arborelui cotit

r =0.036429m

- viteza unghiulara a arborelui cotit

=628.31rad/sec

=0.27777

Schema de calcul a piciorului bielei la intindere

Tensiunile unitare produse de forta de intindere se determina in urmatoarele ipoteze:

piciorul bielei reprezinta o grind curba incastrata in zona de racordare a piciorului cu corpul bielei

forta de intindere este distribuita uniform pe jumatatea superioara a piciorului

In cazul in care unghiul de incastrare i >90o, momentul incovoietor si forta normala in sectiunea de incastrare au urmatoarele expresii:

37142.0580955304Nmm

4222.3633930422N

unde:

Mo - momentul incovoietor in sectiunea B-B determinat de forta de intindere

-5288.6135760593Nmm

No - forta normala n sectiunea B-B determinata de forta de intindere

7124.7966423472N

i se introduce n radiani

se adopta i =130o

i =2.2689280276rad

rm - raza medie

14.619mm

In sectiunea de incastrare momentul incovoietor si forta normala solicita atat piciorul bielei cat si bucsa sau boltul presat, in aceste conditii se utilizeaza un coeficient de proportionalitate care are expresia:

0.7368421053

unde: Ab - aria seciunii bucseiAp=2*hb*a

Ab =108mm2

Ap- aria seciunii picioruluiAb=2*hp*a

Ap =216mm2

EBZ- modulul de elasticitate al materialului bucsei sau boltului presat

EBZ =1.5105 N/mm2

EOL- modul de elasticitate al materialului bielei

EOL =2.1105 N/mm2

Tensiunile n sectiunea de incastrare A-A pentru fibra interioara (i ), respectiv exterioar (e) produse de forta de intindere se calculeaza cu relatiile:

-541.5607410821N/mm2

503.2821443313N/mm2

Solicitarea de compresiune

Schema de calcul a piciorului bielei la compresiune

Forta de compresiune are valoarea maxima cand presiunea din cilindru are valoarea maxima

23272.9519138879N

Calculul tensiunilor produse in piciorul bielei de solicitarea de compresiune se efectueaza n urmatoarele ipoteze:

Piciorul bielei se considera o grinda curba incastrata in zona de racordare cu corpul bielei

Forta de compresiune este distribuita sinusoidal pe jumatatea inferioara a piciorului.

Momentul incovoietor si forta normala in sectiunea de incastrare A-A, determinate de forta de compresiune pot fi calculate cu relatiile:

-1105.4371588527Nmm

96.5893498868N

unde: c se msoar n radiani

c =110o

c =1.9198621772rad

Mo' - momentul incovoietor in sectiunea B - B

Mo' / Fc rm 103 =0.25N/mm2

Mo' =0.3979915164N/mm2

No' - forta normala in sectiunea B - B

No' / Fc 103 =0.9

No' =20.9456567225N

Valorile tensiunilor in sectiunea de incastrare determinate de forta de compresiune se calculeaza cu urmatoarele expresii:

pentru fibra interioara

17.6345264848N/mm2

pentru fibra exterioara

-13.4625157881N/mm2

Solicitarea datorata presarii bucsei

In timpul functionarii motorului la strangerea de montaj (m) se adauga o solicitare suplimentara de compresiune (t ) datorata dilatarii bucsei de bronz.

strangerea de montaj

se adopta m =0.007mm

Dilatarea termica a bucsei se determina cu urmatoarea relatie

0.0203808mm

unde: di- diametrul interior al piciorului bielei

coeficientul de dilatare al bucsei

BZ =1810-6 1/K

coeficientul de dilatare al materialului bielei

OL =1010-6 1/K

temperatura piciorului bielei t = 373423 K

t =373K

temperatura mediului ambiant tm = 273 K

tm =273K

Presiunea datorata strangerii poate fi obtinut cu expresia:

24.1115452627N/mm2

unde: -coeficientul lui Poisson

=0.3

Valorile tensiunilor produse de presiunea pf sunt:

in fibra interioara

95.2478130929N/mm2

in fibra exterioara

71.1362678302N/mm2

Coeficientul de siguranta al piciorului bielei se calculeaza in ipoteza unei solicitari de oboseala dup un ciclu simetric de intindere - compresiune, pentru fibra exterioara n sectiunea de incastrare

Valorile maxime i minime ale tensiunilor ciclului sunt:

574.4184121615N/mm2

84.5987836183N/mm2

Amplitudinea a i tensiunea medie m a ciclului:

244.9098142716N/mm2

329.5085978899N/mm2

In aceste conditii expresia coeficientului de siguranta poate fi scrisa sub forma urmatoare:

0.82399919

unde: rezistenta la oboseala pentru ciclul simetric de intindere - compresiune

-1t= 340400 =360N/mm2

coeficient de concentrare k

k =1

factorul dimensional

= (0,80,9) =0.85

coeficientul ce depinde de caracteristicile materialului

= 0,120,20 =0.16

coeficientul de calitate al suprafetei

= 0,700,80 =0.75

Valorile coeficientului de siguranta calculate trebuie sa fie cuprinse n intervalul 25

Deformaia produs piciorului bielei sub aciunea forei de inerie se determin cu relaia

0.0165248671mm

unde: I - momentul de inerie al suprafeei seciunii piciorului bielei

36mm3

Calculul corpului bielei

Dimensiunile caracteristice mai raspandite pentru profilul n dublu T al corpului bielei sunt determinate pe baza prelucrarilor statistice ale constructiilor existente.

Dimensiunile corpului bielei :

Hp = (0,0481,0) de = 0,7de

Hp =23mm

Hc = (1,101,35) Hp = 1,20 Hp

Hc =28mm

hi = 0,666 Hp

hi =15mm

H =l(de+dm)2

H =119.96mm

B = 0,75 Hp

B =17mm

a = 0,167 HpDimensiunile corpului bielei

a =4mm

l - lungimea bilelei

se adopta l = 156mm

l1 - lungimea incastarta a bieleil1=

se adopta l1 =120mm

Corpul bielei se calculeaza la oboseala fiind supus la:

intindere de forta de inertie maxima a maselor aflate n miscare de translatie

la compresiune de rezultanta dintre forta maxima a gazelor si forta de inertie

Calculul se realizeaza in sectiunea minima atunci forta care solicita corpul bielei la intindere este:

23022.411571955N

Tensiunile la intindere sunt:

119.2756880013N/mm2

unde: A - aria sectiunii de calcul a corpului bielei

193.01847642mm2

Corpul bielei este supus la compresiune de catre forta determinata cu relatia:

12746.131109833N

Tensiunea de compresiune este data de relatia:

66.0358083135N/mm2

Tensiunile de flambaj sunt:

in planul de oscilatie:

73.9601053111N/mm2

unde:e - limita de elasticitate

Ix - moment de inertie in planul de oscilatie

l - lungimea barei cu capete articulate

C =0.0003

in planul de incastrare

73.9601053111N/mm2

unde:e - limita de elasticitate

Iy - moment de inertie in planul de incastrare

l1 - lungimea barei cu capete incastrate

Insumarea tensiunilor de compresiune si de flambaj poate fi realizata dupa urmatoarele relatii:

in planul de oscilatie:

139.9959136246N/mm2

in planul de incastrare

139.9959136246N/mm2

unde:

1.12

Corpul bielei este supus la solicitari variabile, de intindere si compresiune dupa un ciclu simetric. Coeficientul de sigurant se determina cu relatia:

1.8793803538

unde: max tensiunea maxima:

max = to =139.9959136246N/mm2

min tensiunea minima:

min = c =66.0358083135N/mm2

a amplitudinea ciclului

36.9800526556N/mm2

m tensiunea medie

103.015860969N/mm2

Calculul capului bielei

Dimensiunile caracteristice ale capului bielei se deduc din dimensiunile fusului maneton

Capul bielei se racordeaza cu raze mari la corpul bielei ceea ce face neinsemnata solicitarea de compresiune a acestuia

Solicitarea de intindere se transmite numai capacului si este determinata de forta de inertie a pieselor aflate in miscare de translatie i de forta centrifuga a masei bielei care efectueaza miscarea de rotatie mai putin masa capacului bielei.

17929.833988265N

Calculul tensiunilor se realizeaz admind urmtoarele ipoteze

Capul bielei este o bara curba continua

Sectiunea cea mai solicitata este sectiunea de incastrare A-A

Capacul bilei are sectiunea constanta cu un diametru mediu egal cu distanta dintre axele suruburilor

Fora de ntindere este distribuit pe jumtatea inferioar a capacului dup o lege sinusoidal

Cuzinetul se deformeaz impreuna cu capacul si preia o parte din tensiuni proportionala cu momentul de inertie al sectiunii transversale

Tensiunea n fibra interioara n sectiunea de calcul este data de relatia:

120N/mm^2

unde: Icp- momentul de inertie ale capacului

Icp =

Icuz - momentul de inertie ale cuzinetului

Icuz =

Acp - aria sectiunii capacului

Acp=

Acuz - aria sectiunii cuzinetului

Acuz =

Wcp- modulul de rezistenta la incovoiere al sectiunii capacului

Wcp =

a - Rezistenta admisibil este de 100150 N/mm2

Calculul suruburilor de biela

Pentru prinderea capacului se utilizeaza doua sau patru suruburi, din partea capacului spre capul bielei

spre capul bielei

Utilizarea unor suruburi fara piulite face posibila micsorarea dimensiunilor capului de biela. In cazul adoptarii acestei, solutii pentru surub, se fileteaza gaura din partea superioara a capului bielei

superioara a capului bielei

Capul si corpul suruburilor de biela pot avea diverse forme constructive in functie de solutia adoptata pentru capul bielei

solutia adoptata pentru capul bielei

Materialele care raspund cerintelor impuse bielei sunt: otelurile de imbunatatire cu continut mediu de carbon (0,35...0,45%) marcile OLC 45 X, OLC 50 si otelurile aliate marcile 40C 10, 41 MoC 11

marcile 40C 10, 41 MoC 11

Suruburile de biela se executa de regula din aceleasi materiale ca si biela

Suruburile de biela sunt solicitate de forta de strangere initiala Fsp si de forta de inertie a maselor in miscare de translatie si a maselor in miscare de rotatie care se afla deasupra planului de separare dintre corp i capac.

Forta de inertie care solicita un surub

8964.9169941325N

11511.2057859775N

unde : z - numarul de suruburi de pe o biela

z =2

Forta de strangere initiala a surubului

22412.2924853313N

In timpul functionarii, asupra surubului de biela actioneaz forta:

24205.2758841578N

unde : - este constanta care tine seama de elasticitatea sistemului = 0,150,25

=0.2

Tinand seama de fortele care solicita suruburile de biela, acestea se dimensioneaz tinand seama de solicitarea la intindere si se verific la oboseala

Schema de calcul a capului bielei

Diametrul fundului filetului

9.1361061159mm

unde: cc - coeficient de siguranta, cc= 1,253,00

cc =2.5

c1 - factor care tine seama de solicitarile suplimentare de torsiune care apar la strangerea piuliei

c1 =1.3

c2 - factor care tine seama de curgerea materialului n zona filetata

c2 =1.2

c - limita de curgere a materialului surubului

c =1000N/mm2

Diametrul partii nefiletate

8.7776868318mm

Verificarea la oboseal

Tensiunile maxime

369.2307692308N/mm2

400N/mm2

Tensiunile minime

341.8803418803N/mm2

370.3703703704N/mm2

unde: As - aria sectiunii surubului in partea filetata

65.5559555196mm2

As' - aria sectiunii surubului in partea nefiletata

60.5131897104mm2

13.6752136752N/mm2

355.5555555556N/mm2

Coeficientul de siguranta:

2.8985026327

unde: -1= 300700 N/mm2

-1= 450N/mm2

k= 3,04,5 pentru oel carbon

k =3.5

= 0,81,0

=0.9

= 1,01,5

=1.2

=0.2

Valorile coeficientului de siguranta calculat trebuie s se incadreze in intervalul 2,5...4,0

arborele cotit

Arborele cotit

Calculul arborelui cotit

Avand in vedere conditiile de functionare, prin calcul, arborele cotit se verifica la presiune specifica si incalzire, la oboseala si la vibrati de torsiune

Calculul arborelui cotit are un caracter de verificare, dimensiunile lui adoptandu-se prin prelucrarea statistica a dimensiunilor arborilor cotiti existenti

Concomitent cu dimensionarea arborelui cotit se adopta si configuratia contragreutatilor. (masa si pozitia centrului de greutate se determina la calculul dinamic al motorului).

Dimensiunile relative ale elemetelor arborelui cotit:

lungimea cotului l = (0.90...1.20)D

l =99mm

Diametrul fusului palier dp = (0,600,80) D

dp =50mm

lungimea fusului palier lp

paliere intermediare : lpi = (0,3 0,5) dp

lpi =18mm

paliere externe sau medii lpe = (0,50,7) dp

lpe =30mm

Diametrul fusului maneton dm = (0,550,70) D

dm =45mm

Lungimea fusului maneton: lm = (0,450,6) dm

lm =27mm

diametrul interior dmi = (0,60,80) dm

dmi =32mm

Grosimea bratului: h = (0,150,36) dm

h =16mm

Latimea bratului b = (1,171,90) dm

b =68mm

Raza de racordare: (0,060,1) dm

R rac =3mm

Verificarea fusurilor la presiune si incalzire

s le limiteze presiunea maxima pe fusuri

Presiunea specifica conventionala maxima pe fusurile manetoane si paliere se calculeaza cu relatiile:

32.3015429139MPa

33.9278358731MPa

unde: Rmmax - fotra maxima care incarca fusul maneton

Rmmax =40000N

Rpmax - fotra maxima care incarca fusul palier

Rpmax =30000N

ppmax.a = 7.15 Mpa = 15MPa

ppmax= 14,62