Post on 09-Jul-2016
description
CALCULUL CINEMATIC, DINAMIC ȘI SOLICITĂRILE ARBORELUI COTIT
Date inițiale de calcul
Articulaţia bielei cu manivela arborelui cotit, precum şi rezemarea acestuia în carter se
realizează prin intermediul unor lagăre cu alunecare. Pentru a se putea asigura condiţii
corespunzătoare de funcţionare ale acestora sub aspectul durabilităţii şi siguranţei în exploatare,
este necesar să se cunoască modul în care forţele ce acţionează în lagăre variază pe circumferinţa
acestora.
Întrucât lagărul este alcătuit din două categorii de piese – fusul şi cuzinetul-, care au o
mişcare relativă una faţă de alta, este necesar să se cunoască atât variaţia forţei în jurul fusului,
cât şi variaţia forţei pe circumferinţa cuzinetului. Cunoaşterea modului în care variază forţa în
jurul fusului permite determinarea zonei de încărcare minimă, în care este de dorit să se plaseze
orificiul de circulaţie al uleiului prin fus. Cunoaşterea modului în care variază forţa în lungul
circumferinţei cuzinetului permite aprecierea stabilităţii funcţionării, în regim hidrodinamic de
ungere a lagărului, precum şi a modului în care trebuie acţionat pentru a îmbunătăţi această
stabilitate.
Cunoaşterea variaţiei acestor forţe este utilă şi în cazul utilizării lagărelor cu rostogolire,
întrucât şi la dimensionarea acestora este necesară să se cunoască valorile medii şi maxime ale
forţelor care acţionează în lagăre.
Diametrul pistonului: 270 mm
Cursa pistonului: 400 mm
Numărul de timpi:
Numărul de cilindrii:
Turația nominală: 425 rpm
Puterea motorului: 510 kW
Viteza medie a pistonului: 5,6 m/s
Presiunea medie efectiva: =1,87 bar
1
Decalajul unghiular: , Δ
RAC Deplasare
a
pistonului
[mm]
Viteza
pistonului
[m/s]
Acceleratia
pistonului[m/s²]Deplasare
a
unghiular
ă al bielei [grd]
Viteza
unghiulara
a bielei [
]
Acceleratia
bielei [ ]
0 0 0 1744,518 0 15,707963 0
12 9,6352897 5,7474112 1683,8562 0,0520014 15,364713 -192,376
24 37,873247 11,097723 1508,4193 0,1018602 14,349962 -376,345
36 82,782004 15,696419 1236,8929 0,1474804 12,708057 -543,869
48 141,37081 19,26793 897,37797 0,1868719 10,510749 -687,627
60 209,8985 21,640572 523,35541 0,2182345 7,8540636 -801,337
72 284,24113 22,756744 148,99963 0,2400633 4,8541006 -880,029
84 360,2674 22,667478 -195,3978 0,2512661 1,6419628 -920,263
96 434,1718 21,51295 -487,1607 0,2512661 -1,641973 -920,28
108 502,72434 19,492788 -713,5375 0,2400633 -4,854192 -880,079
120 563,41176 16,831556 -872,259 0,2182345 -7,854309 -801,412
132 614,4639 13,745377 -970,3187 0,1868719 -10,51121 -687,718
144 654,77848 10,415228 -1021,259 0,1474804 -12,70877 -543,961
156 683,77412 6,9710593 -1041,495 0,1018602 -14,35095 -376,423
168 701,21159 3,4888134 -1046,378 0,0520014 -15,36596 -192,423
180 707,02653 2,04E-15 -1046,711 3,06E-17 -15,70944 -1,13E-13
192 701,21159 -3,488813 -1046,378 -0,052001 -15,36635 192,4372
204 683,77412 -6,971059 -1041,495 -0,10186 -14,35167 376,4795
216 654,77848 -10,41523 -1021,259 -0,14748 -12,70973 544,0837
228 614,4639 -13,74538 -970,3187 -0,186872 -10,51226 687,9242
240 563,41176 -16,83156 -872,259 -0,218235 -7,855291 801,713
252 502,72434 -19,49279 -713,5375 -0,240063 -4,85492 880,4746
264 434,1718 -21,51295 -487,1607 -0,251266 -1,64226 920,7637
276 360,2674 -22,66748 -195,3978 -0,251266 1,6422912 920,8154
288 284,24113 -22,75674 148,99963 -0,240063 4,8551925 880,6229
300 209,8985 -21,64057 523,35541 -0,218235 7,8560264 801,9381
312 141,37081 -19,26793 897,37797 -0,186872 10,513638 688,1946
324 82,782004 -15,69642 1236,8929 -0,14748 12,711867 544,3587
336 37,873247 -11,09772 1508,4193 -0,10186 14,354622 376,712
2
348 9,6352897 -5,747411 1683,8562 -0,052001 15,370085 192,5777
360 2,65E-30 -6,80E-15 1744,518 -6,12E-17 15,713846 2,27E-13
372 9,6352897 5,7474112 1683,8562 0,0520014 15,370849 -192,606
384 37,873247 11,097723 1508,4193 0,1018602 14,35605 -376,825
396 82,782004 15,696419 1236,8929 0,1474804 12,713764 -544,602
408 141,37081 19,26793 897,37797 0,1868719 10,51573 -688,605
420 209,8985 21,640572 523,35541 0,2182345 7,8579802 -802,537
432 284,24113 22,756744 148,99963 0,2400633 4,8566414 -881,412
444 360,2674 22,667478 -195,3978 0,2512661 1,6428629 -921,777
456 434,1718 21,51295 -487,1607 0,2512661 -1,642914 -921,863
468 502,72434 19,492788 -713,5375 0,2400633 -4,857093 -881,657
480 563,41176 16,831556 -872,259 0,2182345 -7,859197 -802,909
492 614,4639 13,745377 -970,3187 0,1868719 -10,51801 -689,053
504 654,77848 10,415228 -1021,259 0,1474804 -12,71731 -545,058
516 683,77412 6,9710593 -1041,495 0,1018602 -14,36094 -377,21
528 701,21159 3,4888134 -1046,378 0,0520014 -15,37704 -192,839
540 707,02653 6,12E-15 -1046,711 9,19E-17 -15,72114 -3,41E-13
552 701,21159 -3,488813 -1046,378 -0,052001 -15,37817 192,8818
564 683,77412 -6,971059 -1041,495 -0,10186 -14,36306 377,377
576 654,77848 -10,41523 -1021,259 -0,14748 -12,72013 545,4206
588 614,4639 -13,74538 -970,3187 -0,186872 -10,52112 689,6648
600 563,41176 -16,83156 -872,259 -0,218235 -7,862102 803,8001
612 502,72434 -19,49279 -713,5375 -0,240063 -4,859247 882,831
624 434,1718 -21,51295 -487,1607 -0,251266 -1,643764 923,2949
636 360,2674 -22,66748 -195,3978 -0,251266 1,6438345 923,4137
648 284,24113 -22,75674 148,99963 -0,240063 4,8598721 883,1717
660 209,8985 -21,64057 523,35541 -0,218235 7,8637876 804,3172
672 141,37081 -19,26793 897,37797 -0,186872 10,524278 690,286
684 82,782004 -15,69642 1236,8929 -0,14748 12,725036 546,0522
696 37,873247 -11,09772 1508,4193 -0,10186 14,369837 377,9112
708 9,6352897 -5,747411 1683,8562 -0,052001 15,386743 193,2045
720 1,06E-29 -1,36E-14 1744,518 -1,22E-16 15,731251 4,55E-13
Calculul dinamic al motorului
Forta de presiune a gazelor
Funcție care returnează unghiul arborelui cotit funcție de volum.
3
diagrama rotunjita
Forțele de inertie a maselor aflate in mișcare de translație
=338,035 Kg
Masa totala a pieselor cu miscare de translație este
Forțele de inerție vor avea valoarea
Forța totală
forta totala
5
Componenta normală a forței totale
Componenta longitudinala a fortei normale
componentele fortei
Componenta radială a componentei longitudinale a forței normale B
Componenta tangențială a componentei longitudinale a forței normale B
Forta radială totală
Forțele de inerție aferente manetonului
6
momentul motor
Solicitările arborelui cotit
Calculul forțelor ce acționează în lagăre
Calculul fortelor ce actioneaza in lagarul maneton
8
solicitarea cuzinetului de bielă
Adoptarea dimensiunilor și calculul arborelui cotit
Diametrul fusului palier
Lungimile fusurilor palier
Palierele intermediare
Palierul extreme dinspre partea frontală
10
Palierul extreme dinspre partea posterioară
Diametrul fusului maneton
Lungimea fusului maneton
Lățimea maximă a brațului
Grosimea brațului
Lungimea cotului
Fortele de inertie ale maselor aflate in miscare de rotatie
Masa fusului maneton si a masei bielei
Forta de inertie a acestei mase are valoarea
Forta de inertie a bratulului arborelui cotit
Masa bratului
Coordonatele centrului de greutate
Forta de inerție a bratului va avea valoarea
Forta de inertie a contragreutatilor
11
Datorita lungimilor diferite ale fusurilor paliere extreme petru acestea distantele corespunzatoare
vor fi
Expresiile încarcarilor produse asupra palierului 2-3 de catre fortele funcționale
12
Calculul celei de-a treia forțe
Componentele forței ce încarcă fusul palier au valorile
solicitarea lagarului palier nr. 3
13
0 200 400 600 800500
1 103
1.5 103
2 103
2.5 103
Rp.med 3( )
Rp 3 k( )
k
Diagrama polară a forţei care solicită fusul palier nr.3
RA
C
Forta
de
presiu
ne a
gazelo
r [kN]
Forte
le de
inerti
e
[kN]
Fort
a
total
a
[kN]
Compon
enta
normala
[kN]
Componen
ta
longitudin
ala [kN]
Compone
nta
radiala
[kN]
Comp
onenta
tangen
tiala
[kN]
Forta
radiala
totala
[kN]
Momen
tul
motor
[kNm]
0 2191,6
62
-
2955,
3
-
763,
6
0 -763,6128 -763,6128 0 -763,61 0
12 3026,5
83
-
2852,
5
174,
1
9,060108
5
174,30686 168,38366 45,053
569
168,384 -
5,18581
5
24 2184,9
39
-
2555,
3
-
370,
4
-37,85769 -372,3067 -322,958 -
185,23
06
-322,96 -
7,10641
5
36 1329,0
6
-
2095,
3
-
766,
3
-113,8378 -774,6901 -553,0217 -
542,50
51
-553,02 -
6,46376
4
48 842,98
19
-
1520,
-
677,
-128,0452 -689,207 -357,9845 -
588,94
-357,98 -
3,89957
14
2 2 26 1
60 569,70
91
-
886,5
8
-
316,
9
-70,27188 -324,5719 -97,57949 -
309,55
64
-97,579 0,00588
74
72 409,59
09
-
252,4
1
157,
2
38,47517
6
161,82078 11,979295 161,37
676
11,9793 4,73473
64
84 311,08
78
331,0
1
642,
1
164,8209 662,91513 -96,80042 655,80
954
-96,8 9,83225
09
96 247,83
24
825,2
7
1073 275,4550
3
1107,8892 -386,1155 1038,4
283
-386,12 13,8422
74
108 205,84
16
1208,
8
1415 346,2710
3
1456,3636 -766,4586 1238,3
603
-766,46 15,5087
15
120 177,35
57
1477,
6
1655 367,0218
5
1695,2013 -1145,347 1249,7
552
-1145,3 15,9270
34
132 156,38
8
1643,
8
1800 340,3673 1832,0375 -1457,472 1110,0
161
-1457,5 14,9050
79
144 130,92
59
1730 1861 276,4644
5
1881,3976 -1668,061 870,18
868
-1668,1 12,3152
57
156 105,46
38
1764,
3
1870 191,1189
8
1879,5354 -1785,876 585,91
757
-1785,9 8,09399
82
168 80,001
65
1772,
6
1853 96,42475
9
1855,1099 -1832,166 290,86
002
-1832,2 2,24101
56
180 54,539
54
1773,
2
1828 5,60E-14 1827,7046 -1827,705 2,24E-
13
-1827,7 -
5,18163
7
192 40,397
04
1772,
6
1813 -94,36341 1815,4517 -1792,999 -
284,64
21
-1793 -
14,0507
1
204 31,694
15
1764,
3
1796 -183,5787 1805,3814 -1715,417 -
562,80
12
-1715,4 -
24,1830
8
216 34,833
64
1730 1765 -262,1891 1784,2508 -1581,93 -
825,25
61
-1581,9 -
35,3373
2
228 39,734
04
1643,
8
1683 -318,3106 1713,3167 -1363,024 -
1038,0
-1363 -
50,1561
15
84 4
240 47,029
36
1477,
6
1525 -338,1199 1561,7088 -1055,154 -
1151,3
4
-1055,2 -
65,4814
7
252 57,774
22
1208,
8
1267 -310,0265 1303,9247 -686,2326 -
1108,7
4
-686,23 -
80,7907
4
264 73,752
89
825,2
7
899 -230,7704 928,16613 -323,4794 -
869,97
32
-323,48 -
95,8924
8
276 98,091
01
331,0
1
429,
1
-110,1466 443,01308 -64,68981 -
438,26
46
-64,69 -
110,611
8
288 136,51
46
-
252,4
1
-
115,
9
28,36948
1
-119,3178 -8,832874 118,99
036
-8,8329 -
124,790
9
300 200,03
32
-
886,5
8
-
686,
5
152,2535
7
-703,2291 -211,4192 670,69
598
-211,42 -
138,289
1
312 310,67
77
-
1520,
2
-
1210
228,6921
7
-1230,943 -639,3702 1051,8
677
-639,37 -
150,982
5
324 512,32
66
-
2095,
3
-
1583
235,1709
2
-1600,387 -1142,455 1120,7
293
-1142,5 -
162,763
5
336 877,28
83
-
2555,
3
-
1678
171,5178
1
-1686,77 -1463,192 839,20
447
-1463,2 -
173,539
9
348 1417,4
52
-
2852,
5
-
1435
74,69240
6
-1437,003 -1388,171 371,42
596
-1388,2 -
183,234
3
360 2191,6
62
-
2955,
3
-
763,
6
4,68E-14 -763,6128 -763,6128 1,87E-
13
-763,61 -
191,782
7
372 3026,5
83
-
2852,
5
174,
1
9,060108
5
174,30686 168,38366 45,053
569
168,384 -
199,134
3
384 2184,9 - - -37,85769 -372,3067 -322,958 - -322,96 -
16
39 2555,
3
370,
4
185,23
06
205,249
9
396 1329,0
6
-
2095,
3
-
766,
3
-113,8378 -774,6901 -553,0217 -
542,50
51
-553,02 -
210,101
1
408 842,98
19
-
1520,
2
-
677,
2
-128,0452 -689,207 -357,9845 -
588,94
26
-357,98 -
213,669
8
420 569,70
91
-
886,5
8
-
316,
9
-70,27188 -324,5719 -97,57949 -
309,55
64
-97,579 -
215,947
1
432 409,59
09
-
252,4
1
157,
2
38,47517
6
161,82078 11,979295 161,37
676
11,9793 -
216,932
3
444 311,08
78
331,0
1
642,
1
164,8209 662,91513 -96,80042 655,80
954
-96,8 -
216,632
7
456 247,83
24
825,2
7
1073 275,4550
3
1107,8892 -386,1155 1038,4
283
-386,12 -
215,062
6
468 205,84
16
1208,
8
1415 346,2710
3
1456,3636 -766,4586 1238,3
603
-766,46 -
212,242
6
480 177,35
57
1477,
6
1655 367,0218
5
1695,2013 -1145,347 1249,7
552
-1145,3 -
208,199
492 156,38
8
1643,
8
1800 340,3673 1832,0375 -1457,472 1110,0
161
-1457,5 -
202,963
7
504 130,92
59
1730 1861 276,4644
5
1881,3976 -1668,061 870,18
868
-1668,1 -
196,573
516 105,46
38
1764,
3
1870 191,1189
8
1879,5354 -1785,876 585,91
757
-1785,9 -
189,067
6
528 80,001
65
1772,
6
1853 96,42475
9
1855,1099 -1832,166 290,86
002
-1832,2 -
180,492
540 54,539
54
1773,
2
1828 1,68E-13 1827,7046 -1827,705 6,72E-
13
-1827,7 -
170,894
1
17
552 40,397
04
1772,
6
1813 -94,36341 1815,4517 -1792,999 -
284,64
21
-1793 -
160,324
7
564 31,694
15
1764,
3
1796 -183,5787 1805,3814 -1715,417 -
562,80
12
-1715,4 -
148,837
2
576 34,833
64
1730 1765 -262,1891 1784,2508 -1581,93 -
825,25
61
-1581,9 -
136,487
4
588 39,734
04
1643,
8
1683 -318,3106 1713,3167 -1363,024 -
1038,0
84
-1363 -
123,332
7
600 47,029
36
1477,
6
1525 -338,1199 1561,7088 -1055,154 -
1151,3
4
-1055,2 -
109,432
3
612 57,774
22
1208,
8
1267 -310,0265 1303,9247 -686,2326 -
1108,7
4
-686,23 -
94,8465
1
624 73,752
89
825,2
7
899 -230,7704 928,16613 -323,4794 -
869,97
32
-323,48 -
79,6366
8
636 98,091
01
331,0
1
429,
1
-110,1466 443,01308 -64,68981 -
438,26
46
-64,69 -
63,8648
648 136,51
46
-
252,4
1
-
115,
9
28,36948
1
-119,3178 -8,832874 118,99
036
-8,8329 -
47,5932
4
660 200,03
32
-
886,5
8
-
686,
5
152,2535
7
-703,2291 -211,4192 670,69
598
-211,42 -
30,8845
2
672 310,67
77
-
1520,
2
-
1210
228,6921
7
-1230,943 -639,3702 1051,8
677
-639,37 -
13,8010
6
684 512,32
66
-
2095,
3
-
1583
235,1709
2
-1600,387 -1142,455 1120,7
293
-1142,5 3,59508
46
696 877,28
83
-
2555,
-
1678
171,5178
1
-1686,77 -1463,192 839,20
447
-1463,2 21,2424
21
18