date intrareDate de proiectareMotor cu aprindere prin scanteiePutere nominala P =107 kWTuratia nominala n =5400rot/minNumar cilindrii i =6Dispunerea cilidrilor:liniarCilindreea totala Vt =2.079 cm3Cursa pistonului S =71 mmAlezajul D =89 mmPresiunea maxima a gazelor90.3*10^5 N/m2

cilindrulPROIECTAREA CILINDRULUICalculul cilindruluiSe adopta ca solutie constructiva camasa de cilindru umeda cu perete de sprijin la partea superioaraDin calculul termic a rezulatat: valoarea alezajului:D =89mm presiunea la sfarsitul arderii pgpg=90.3*105 N/m29.03N/mm2Grosimea peretilor se adopta din conditii de rigiditate:pentru MAS d= 0,06D+2 mm= 0.06D+2=6.9mmDimensionarea peretelui cilindrului se poate realiza si din relatia tensiunilor in plan longitudinal.Pentru constructia cilindrului se alege fonta cu l = 3859 [N/mm2]Se adopta l =55N/mm2=7mmCamasa umeda a cilindrului se verifica ca tensiunile sumare sa nudepaseasca valorile admisibile.Tensiunea de intindere in sectiunea transversalaunde:pg - presiunea maxima a gazelor [N/mm2]D1=2d+D=103mmDmed=96mmt=29.6N/mm2Tensiunea de incovoiere este data de relatiaW=46698.2518381757mm3i=4.8N/mm2unde: h - distanta din P.M.I pana la axa boltului [mm]se adopta h=40mm N - forta normala pe peretele cilindrului [Nm]Din calculul dinamic: forta normala maxima pe peretele cilindrului Nmax esteNmax=5567NTensiunea totala are urmatoarea expresie: =34N/mm2La proiectarea cilindrilor care se sprijina pe un guler la partea superioara, inaltimea H a gulerului camasii se considera desfasurataPe unitatea de lungime actioneaza forta:93855.6179209243N/mmunde: Fs - forta de strangere a camasii pe bloc si este egala cu forta ce actioneaza asupra suruburilor de chiulasa ale unui cilindru Dm diametrul mediu de etansareAlte dimnesiuni adoptate: De - diametrul de etansare107mm Dg - diametrul gulerului113mm Ds - diametrul zonei de centrare108mm Dm diametrul mediu de etansare101mmMomentul incovoietor care actioneaza in gulerul camasii este dat de relatia:1390.9372718719Nmmunde : y - reprezinta bratul dintre cele doua forte Fs care actioneaza asupra gulerului cilindrului:5mmInaltimea gulerului cilindrului Hg:7mmunde :ai=100MpaTensiunea egala pentru o portiune egala cu unitatea este:150MpaElemente de etansare a cilindrilorEtansarea cilindrului la partea superioara fata de gazele arse se realizeaza cu garnitura de chiulasa iar fata de lichidul de racire n partea inferioara cu garnituri a caror forma depinde de solutia constructiva adoptata.Garnitura de chiulasaSe deformeaza sub efectul de strangere a chiulasei, in timpul arderii cand presiunea gazelor tinde s indeparteze chiulasa, materialul garniturii trebuie sa posede o elasticitate suficienta pentru a urmarii deplasarea chiulasei si, sa nu se compromita etansarea. Temperaturile inalte cu care vine n contact garnitura de chiulasa nu trebuie sa afecteze rezistenta si elasticitatea materialului.In functie de materialul din care se confectioneaza garnitura de chiulasa acesta poate fi: metaloplastica, plastica sau metalica.In cazul de fata ca solutie constructiva se alege pentru etansarea chiulasei cu blocul motor garnitura de chiulasa metaloplastica.Garnitura metaloplastica este constituita dintr-o foaie de azbest armata cu o tesatura din fire metalice sau o placa (inima) din cupru sau otel cu continut scazut de carbon. Protectia garniturii contra gazelor arse se realizeaza prin bordurare cu tabla din cupru sau aluminiu. La unele garnituri se bordureaza si orificiile de trecere ale lichidului de racire.Orificiile garniturii pentru circulatia uleiului si lichidului de racire se executa cu diametre mai mari cu 23 [mm] fata de cele din bloc sau chiulasa pentru a se elimina efectul de diafragma la curgerea acestora. Orificiile pentru suruburile (prezoanele) de chiulasa sunt cu 12 [mm] mai mari decat diametrul acestora.Etansarea fata de lichidul de racireEtansarea fata de lichidul de racire se realizeaza cu inele din cauciuc montate in canale executate n camase.Se alege inel O cu diametrul sectiuinii d:d =4mmDimensiunile canalului de etansare: Latimea canalului b:b =5.4mm Adancimea t:t =3.5mm

pistonulPROIECTAREA PISTONULUIDimensiunile principale ale pistonuluiDin punct de vedere constructiv, ansamblul piston, are urmatatoarele elemente functionale:1- camera de ardere2- capul3- bosajele pentru bolt4- fusta5- insertiile de otel sau fonta6- boltul7- sigurantele boltului8- segmentiiElementele dimensionale ale capului pistonului pentru motorul cu aprindere prin scanteieD- diametrul cilindruluiDb- diametrul exterior al boltuluiHN - distana de la generatoarea alezajului pentru bol la fundul pistonuluiSB - grosimea capului pistonuluiHM - nlimea camerei de ardere din capul pistonuluiCalculul pistonului Se alege piston cu cap plat datorita simplitatii constructive si suprafetei minime de schimb de caldura. Pistonul se face din aliaj de Al pe baza de Si din grupa aliajelor eutectice.Marca aliajului: ATC Si12CuMgNi KS 1275 MAHLE 124 Modulul de elasticitate: E=7500 [daN/mm2] Duritatea Brinell: 90...120 HB la 293 [K]70...90 HB la 423 [K]30...40 HB la 523 [K] Rezistenta de rupere la tractiune: la 293 K: 20...25 [daN/cm2] la 293 [K] la 423 K: 18...23 [daN/cm2] la 423[K] la 523 K: 10...15 [daN/cm2] la 523 [K] Rezistenta de rupere la oboseala: la 293 K: 8...12 [daN/cm2] la 293 [K] la 573 K: 5 [daN/cm2] la 523 [K] Densitatea = 2,682,70 [kg/dm3]Calculul pistonului la solicitari mecaniceCalculul capului pistonuluiPistonul se schiteaza in raport cu solutiile constructive alese. Dimensiunile alese se adopta pe baza datelor statistice: Lungimea pistonului HH = 0,800...1.100D =75.65mmse adopta :H =76mm Lungimea mantalei LL = 0,5000,800D =53.4mmse adopta :L =54mm Inaltimea de compresie llll = 0,5000,700D =52.51mmse adopta:ll =53mm Inaltimea de protectie a segmentului de foc hh = 0,0600,120D6.23mmse adopta:h =6.5mm Grosimea flancului hchc = 0,0350,450D=3.115mmse adopta:hc =3mm Grosimea capului = 0,0800,100D8.01mmse adopta: =8mm Distanta dintre bosajele alezajului boltului bb = 0,2500,400D =35.6mmse adopta:b =36mm Capul pistonului se verifica in ipoteza ca acesta este o placa circulara incastrata pe contur, de grosime constanta, incarcata cu o sarcina uniform distribuita, data de presiunea maxima a gazelor din cilindru:unde:di - diametrul interior al capului pistonului [m];rl - unitar(a=200300 105 [N/m2] pentru aluminiu);pgmax - presiunea maxim a gazelor din cilindrul motorului [N/m2].se adopta di=52mmrl=71534523.328125N/mm2715.3452332812105 N/m2 Diametrul fundului segmentului d:d = D - 2 ( jr + t ) =78mmt = grosimea radiala a segmentului 24mmt =4mmjr = jocul radial al segmentului jr = 1,3 mm pt D < 100mmjr =1.3mmCalculul profilului pistonului: temperatura cilindrului :150350 oCTc =200oC473.2K temperatura capului pistonului : 200.. 300 oCTp =250oC523.2K 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 =0.0025mm'i = 0,0010,002 n zona inferioar a mantalei'i =0.0015mmJocurile diametrale in stare calda in zona superioara si inferioara0.22mm0.13mmDiametrul pistonului la cald la partea superioara:Dp = D - 's =88.78mmDiametrul exterior al pistonului in stare rece la partea superioara si partea inferioara88.54mm88.63mmJocurile diametrale n stare rece n zona superioar i inferioar0.46mm0.37mmCalculul zonei port-segmentiUmarul canalului pentru segment este supus la solicitari de incovoiere si forecare de catre forta de presiune a gazelor scapate prin interstitiul dintre piston si camasa cilindrului, care actioneaza asupra segmentuliValorile eforturilor uniotare se calculeaza astfel: la incovoiere62Mpaunde: Rp raza pistonului [mm] r raza fundului pistonului [mm] Mi momentul incovoietor care solicita umarul canalului segmentului Wz modulul de rezistenta la incovoiere la forfecare7Mpaunde:pg - presiunea maximapg =9.03N/mm2 efortul unitar echivalent:63Mpaech = 14.4 Mpa < echa=45 MpaIn regiunea port-segment , sectiunea A-A, din dreptul segmentului de ungere este redusa din cauza orificiilor pentru evacuarea uleiului.Ea se verifica la compresie:407105 N/m2unde :AA - aria sectiunii reduseAA =1373mm2c = 427105 [N/m2] < ac = 200450105 [N/m2]Cunoscandu-se coeficientul de dilatare termica al materialului pistonului, modulul de elasticitate si alti factori, se poate calcula grosimea peretelui pistonului in zona port-segment, respectiv diametrele. Pentru partea superioara a capului pistonului78.3135436304mmunde :l = distanta de la fundul pistonului la generatoarea alezajului boltului [mm].l =32mmpme = presiunea medie efectivapme =0.7N/mm2 Pentru partea inferioara a zonei port-segmenti76.3784145874mmunde :l' = distanta de la planul care delimiteaza zona port-segment si generatoarea alezajului pentru bolt [mm].l' =16mmpme = presiunea medie efectivapme =0.7N/mm2Calculul mantalei pistonuluiPresiunea specifica pe mantaua pistonului pentru a preveni intreruperea pelicului de ulei, nu trebuie s depaseasca o anumita valoare determinata conventional:0.5422351689N/mm2unde: Nmax - forta normala care actioneaza intr-un plan perpendicular pe axa boltului [N]Nmax =5567NLN - lungimea mantalei [m]LN =54mm Aev - aria suprafetei proiectata pe un plan normal pe axa boltului [m2]15060.7480574197mm2Grosimea peretelui mantalei respectiv diametrele interioare se determina cu urmatoarele relatii:- in planul axei boltului78.3645990042mmunde :l1 = distanta de la partea inferioara a pistonului la axa boltului [mm];l1 =50mmpme = presiunea medie efectivapme =0.7N/mm2- la partea de jos a mantalei78.376093438mmunde :l1' = distanta de la partea inferioara a pistonului la axa boltului [mm];l1' =22mmpme = presiunea medie efectivapme =0.7N/mm2Calculul jocurilor segmentului in canalGrosimea segmentului, b:5.1unde: K - constantaK =0.08 pgmax - presiunea maxima din cilindru [daN/mm2] a - efortul unitar admisibil, a = 5,56,5 [daN/mm2]a =5.5[daN/mm2]Distanta dintre segment si umarul de piston ja:ja1 =0.091mmja2 =0.028mmja3 =0.043mmunde : f-constantaf1 =0.075[mm] pt segmentul de focf2 =0.028[mm] pt ceilalti segmenti de compresief3 =0.046[mm] pentru segemtii de ungere t - grosimea radiala a segmentului [mm]t =4mm b - grosimea axiala a segmentului [mm]b =3mm Al - coeficientul de dilatare pentru materialul pistonului [1/K] T temperatura segmentului de foc [K]T =240C513.2K T temperatura segmentului de compresie [K]T =155C428.2K T temperatura segmentului de ungere [K]T =120C393.2KDistanta radiala dintre segment si peretele canalului jr :jr = jocul radial al segmentului jr = 1,3 mm pt D < 100mmjr =1.3mm

segmentiiProiectarea segmentilorSegmentii au rolul de a realiza etansarea camerei de ardere, de a uniformiza pelicula de ulei de pe oglinda cilindrului si de a transmite cilindrului o parte din caldura preluata de piston de la gazele fierbinti. Segmentii care impiedica scaparea gazelor din cilindru n carterul motorului se numesc segmenti de compresie iar segmentii care distribuie uniform si elimina excesul de ulei de pe suprafata cilindrului se numesc segmenti de ungere.Solutiile adoptate in proiectarea segmentului trebuie sa tina seama de cerintele impuse de siguranta in functionare, durabilitatea ridicata, eficienta etansarii si pretulSe adopta fonta aliata cu grafit nodular avand urmatoarele caracteristici: duritatea 300 380 HB r > 500 N/mm2Se adopta solutia cu trei segmenti (doi de compresie si unul de ungere) deoarece asigura o etansare buna a camerei de ardere si o ungere adecvata a cilindrului.t - grosimea radiala a segmentuluidis - diametrul interior al segmentuluidic - diametrul canalului de segmentD - alezajul cilindruluib - grosimea axiala a segmentuluihc - inaltimea canalului de segmentR - raza fundului canalului;Ja - jocul pe flancurile segmentului (Ja = hc- b);JP - jocul piston-cilindru;Jr - jocul radial al segmentului; Jr =1/2(dis- dic)tc - dimensiunea radiala a canaluluiCalculul segmentilorCalculul segmentului urmrete urmtoarele obiective: Sa se stabileasca forma n stare libera si marimea fantei astfel incat prin strangere pe cilindru segmentul sa dezvolte o repartitie de presiune determinata Sa se stabileasca cele doua dimensiuni de baza ale segmentului, t si b Sa se verifice ca tensiunile care apar in segment la deschiderea lui pentru montaj sa nu depaseasca limita admisibila Sa verifice fanta la cald pentru a preveni unirea capetelor in timpul functionarii2.982N/mm2 coeficientul ce depinde de forma epurei de presiune a segmentului : =0.196 modulul de elasticitateE =1.2106 N/mm2 deschiderea segmentului in stare libera la nivelul fibrei mediiS 0 =14mm grosimea segmentului t,t =4mm3.8695652174sau9.767unde: tensiunea admisibila a,a =580N/mm2 coeficient Km,Km =1.742 inaltimea radiala a segmentului: pentru segmentii de etansare:b =3mm pentru segmentii de ungere:b =5mmCalculul tensiunilor in segment la montaj105.585319793unde: m - coeficient care depinde de metoda de montare pe pistonm =2pt montaj cu ajutorul clesteluiCalculul tensiunii maxime in segment367.8592541589Verificarea segmentului in canalVerificarea segmentului la dilatare se rezuma la determinarea rostului la montaj 3 in vederea evitarii pericolului unui impact al capetelor cu dilatarea, sau a unui rost prea mare care ar periclita etansarea primul segment de compresie1 = (0,110,20) =0.15mm2 = (0,30,7) =0.5mm al 2-lea segment de compresie1 = (0,0090,15)=0.1mm2 = (0,30,7) =0.5mm segmentul de ungere1 = (0,030,8) =0.5mm2 = (0,51,5) =0.9mmJocul la capetele segmentului0.01068mmunde: coeficientul de dilatare al segmentuluis =1210-6 1/K coeficientul de dilatare al cilindruluic =1210-6 1/K s = c =1210-6 1/K incalzirea segmentuluits = (ts -tc) = (150..200) Kts =150K incalzirea cilindruluitc = (tc -t0) = (80..150) Kts =100K primul segment de compresie3 = 0,004D =0.356mm al 2-lea segment de compresie3 = 0,003D =0.267mm segmentul de ungere3 = (0,0010,002) D =0.1335mmJocul la capetele segmentului in stare calda'3 = (0,00150,0030) D =0.178mm

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 verificare a rezistentei la uzura, a solicitarilor mecanice si a deformatiilor precum si precizarea prin calcul a jocurilor de montajDiametrul exterior de [mm]de= (0,240,28)D =0,26D =24.03mmDiametrul interior di [mm]di = (0,650,75)de= 0,68de =16mmLungimea bolului l [mm]l = (0,880,93)D = 0,88D =78mmLungimea de contact cu piciorul bielei lb[mm]lb = (0,260,30)D = 0,28D =25mmVerificarea la uzuraRezistenta la uzura poate fi apreciata dupa marimea valorilor presiunilor specifice 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:32100.207184644Nmp=0.85kgmb=0.72kgm1b=0.2338kgm2b=0.6163kgmcb=0.3kgR=0.040569m=565.2rad/sec=1/3.6=0.27846176N46176-14075.792815356NPresiunea n locasurile din piston27Mpa< Ppa =15.35Mpalp =25mmPresiunea n piciorul bielei53.61MpaVerificarea la ncovoiereTensiunea maxima determinata de momentul incovoietor la mijlocul boltului469.8153160604< i = 500 N/mm2unde:0.68Tensiunea minima determinata de momentul incovoietor la mijlocul boltului404.7083106791NPgmin =65053.7337759793N/m20.0650537338N/mm2Fjpmin=9336.4531956177NFmin =9741.1615062968N173.0541966416N/mm2Efortul unitar mediu (m) i amplitudinea eforturilor unitare (a) se determin cu321.434756351N/mm2148.3805597094N/mm5Pentru parametrii care intra n relatiile de calcul ale coeficientului de siguranta se pot folosi urmatoarele valori: rezistenta la oboseala pentru ciclul simetric de incovoiere-1 = 340380 N/mm2 pentru otel aliat-1 =360N/mm2 rezistenta la oboseala pentru ciclul pulsator de incovoiere540N/mm2 coeficientul tensiunilor0.3333333333 coeficientul efectiv de concentrare la solicitri variabile: kk =1 factorul dimensional: = 0,8...0,9 =0.85 coeficientul de calitate al suprafeeibol cementat cu suprafaa lustruit: = 1,52,5 =2Pentru boltul fix n biela, ciclul este asimetric, iar coeficientul de siguranta se calculeaza cu ecuatia:1.8515889627Valoarea admisibil a coeficientului de siguran la ncovoiere pentru bolul fix n piciorul bielei este cuprins ntre 24Verificarea la forfecareVerificarea la forfecare se realizeaza in sectiunile dintre partile frontale ale bosajelor si piciorul bielei.Tensiunea unitara la forfecare se determina cu relatia128.7639648432N/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 = 00 i = 900289.9548031226N/mm21 =17179.0897313404N/mm22 =10.5119.393154227N/mm23 =7204.6739786748N/mm21 =12Valorile marimilor: K, 1, 2, 3, 4,repartitia sarciniiDeformatia maxima de ovalizare0.0279594721mmunde: E =210000 K=1.1Se recomanda ca deformatia de ovalizare sa fie mai mica decat jocul radial la cald' = (0,00050,002)deb =0.04806mmCalculul jocului la montajJocul de montaj dintre bolt si locasul sau din piston-0.0052666919unde: coeficientul de dilatare al materialului boltuluiol =1210-6 1/K coeficientul de dilatare al materialului pistonuluial =2110-6 1/K tb temperatura boltului, Ktb =423K tp temperatura pistonului, Ktp =473K 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 posibila numai dac boltul se monteaza cu joc in locasurile din piston, joc care in timpul functionarii 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 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 bieleiLa proiectarea piciorului bielei trebuie sa se tina seama de dimensiunile boltului si de tipul imbinarii piston-bolt-biela.Dimensiunile 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 =39.6495mmse adopta : de =42mm Diametrul interior al piciorului bielei di,di = d + 2 hb =28mm Grosimea radiala a piciorului bielei hp,hp = (0,160,27) d =6.4881mmse adopta : hp =7mm Grosimea radiala a bucsei hb,hb = (0,0800,085) d =1.9224mmse adopta : hb =2mm Lungimea de contact a boltului cu piciorul bielei a,a =25mmSolicitarea de intindereForta 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:14075.792815356Nunde: mp - masa pistonuluimp =0.85kg r - raza arborelui cotitr =0.040569m - viteza unghiulara a arborelui cotit =565.2rad/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 a piciorului 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 normala in sectiunea de incastrare au urmatoarele expresii:50105.8583191072Nmm4756.3267248062Nunde: Mo - momentul incovoietor in sectiunea B-B determinat de forta de intindere-7134.5137058634Nmm No - forta normala n sectiunea B-B determinata de forta de intindere8025.8039217202N i se introduce n radianise adopta i =130oi =2.2689280276rad rm - raza medie17.508mmIn 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:0.8305084746unde: Ab - aria seciunii bucseiAp=2*hb*aAb =99.68mm2 Ap- aria seciunii picioruluiAb=2*hp*aAp =348.88mm2 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 ), respectiv exterioar (e) produse de forta de intindere se calculeaza cu relatiile:-264.5715207949N/mm2241.5028971446N/mm2Solicitarea de compresiuneSchema de calcul a piciorului bielei la compresiuneForta de compresiune are valoarea maxima cand presiunea din cilindru are valoarea maxima32100.207184644NCalculul 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:-1826.1827113687Nmm133.2249623799Nunde: c se msoar n radianic =110oc =1.9198621772rad Mo' - momentul incovoietor in sectiunea B - BMo' / Fc rm 103 =0.25N/mm2Mo' =0.4583779407N/mm2 No' - forta normala in sectiunea B - BNo' / Fc 103 =0.9No' =28.8901864662NValorile tensiunilor in sectiunea de incastrare determinate de forta de compresiune se calculeaza cu urmatoarele expresii: pentru fibra interioara11.1023130452N/mm2 pentru fibra exterioara-7.3423236442N/mm2Solicitarea datorata presarii bucseiIn timpul functionarii motorului la strangerea de montaj (m) se adauga o solicitare suplimentara de compresiune (t ) datorata dilatarii bucsei de bronz. strangerea de montajse adopta m =0.007mm Dilatarea termica a bucsei se determina cu urmatoarea relatie0.022424mmunde: 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:35.9330702708N/mm2unde: -coeficientul lui Poisson =0.3Valorile tensiunilor produse de presiunea pf sunt: in fibra interioara93.6482410983N/mm2 in fibra exterioara57.7151708275N/mm2Coeficientul 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 incastrareValorile maxime i minime ale tensiunilor ciclului sunt:299.218067972N/mm265.0574944717N/mm2Amplitudinea a i tensiunea medie m a ciclului:117.0802867502N/mm2182.1377812219N/mm2In aceste conditii expresia coeficientului de siguranta poate fi scrisa sub forma urmatoare:1.6917500189unde: rezistenta la oboseala pentru ciclul simetric de intindere - compresiune-1t= 340400 =360N/mm2 coeficient de concentrare kk =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 =0.75Valorile coeficientului de siguranta calculate trebuie sa fie cuprinse n intervalul 25Deformaia produs piciorului bielei sub aciunea forei de inerie se determin cu relaia0.0113113146mmunde: I - momentul de inerie al suprafeei seciunii piciorului bielei101.7566666667mm3Calculul corpului bieleiDimensiunile 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 = 0,6deHp =25mm Hc = (1,101,35) Hp = 1,13 HpHc =28mm hi = 0,666 Hphi =17mm H =l(de+dm)2H =85.51mm B = 0,75 HpB =19mm a = 0,167 HpDimensiunile corpului bieleia =4mm l - lungimea bileleise adopta l =122mm l1 - lungimea incastarta a bieleil1=se adopta l1 =85.51mmCorpul 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 corpul bielei la intindere este:17947.4638273916NTensiunile la intindere sunt:78.1316654309N/mm2unde:A - aria sectiunii de calcul a corpului bielei229.70793888mm2Corpul bielei este supus la compresiune de catre forta determinata cu relatia:38229.4200086172NTensiunea de compresiune este data de relatia:166.4262027469N/mm2Tensiunile de flambaj sunt: in planul de oscilatie:186.3973470765N/mm2unde:e - limita de elasticitateIx - moment de inertie in planul de oscilatiel - lungimea barei cu capete articulateC =0.0003 in planul de incastrare186.3973470765N/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 realizata dupa urmatoarele relatii: in planul de oscilatie:352.8235498234N/mm2 in planul de incastrare352.8235498234N/mm2unde:1.12Corpul bielei este supus la solicitari variabile, de intindere si compresiune dupa un ciclu simetric. Coeficientul de sigurant se determina cu relatia:1.8793803538unde: max tensiunea maxima:max = to =352.8235498234N/mm2 min tensiunea minima:min = c =166.4262027469N/mm2 a amplitudinea ciclului93.1986735383N/mm2 m tensiunea medie259.6248762852N/mm2Calculul capului bieleiDimensiunile caracteristice ale capului bielei se deduc din dimensiunile fusului manetonCapul bielei se racordeaza cu raze mari la corpul bielei ceea ce face neinsemnata solicitarea de compresiune a acestuiaSolicitarea 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.14059.5210548636NCalculul 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 transversaleTensiunea n fibra interioara n sectiunea de calcul este data de relatia:120N/mm^2unde: 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 bieleispre capul bieleiUtilizarea 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 bieleisuperioara a capului bieleiCapul si corpul suruburilor de biela pot avea diverse forme constructive in functie de solutia adoptata pentru capul bieleisolutia adoptata pentru capul bieleiMaterialele 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 11marcile 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 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 surub7029.7605274318N1474.33Nunde :z - numarul de suruburi de pe o bielaz =2 Forta de strangere initiala a surubului3685.825N In timpul functionarii, asupra surubului de biela actioneaz forta:5091.7771054864Nunde :- este constanta care tine seama de elasticitatea sistemului = 0,150,25 =0.2Tinand seama de fortele care solicita suruburile de biela, acestea se dimensioneaz tinand seama de solicitarea la intindere si se verific la obosealaSchema de calcul a capului bielei Diametrul fundului filetului7.1783476mmunde: cc - coeficient de siguranta, cc= 1,253,00cc =2.5 c1 - factor care tine seama de solicitarile suplimentare de torsiune care apar la strangerea piulieic1 =1.3 c2 - factor care tine seama de curgerea materialului n zona filetatac2 =1.2c - limita de curgere a materialului surubuluic =1000N/mm2 Diametrul partii nefiletate7.7579883mmVerificarea la oboseal Tensiunile maxime125.8144529425N/mm2107.7162590338N/mm2 Tensiunile minime91.0743040023N/mm277.9734211117N/mm2unde: As - aria sectiunii surubului in partea filetata40.4705261312mm2 As' - aria sectiunii surubului in partea nefiletata47.2702742479mm217.3700744701N/mm2108.4443784724N/mm2 Coeficientul de siguranta:3.82unde: -1= 300700 N/mm2-1=400N/mm2 k= 3,04,5 pentru oel carbonk =4.2 = 0,81,0=0.8 = 1,01,5 =1.1 =0.2Valorile coeficientului de siguranta calculat trebuie s se incadreze in intervalul 2,5...4,0

arborele cotitArborele cotitIn procesul de lucru arborele cotit preia solicitarile variabile datorate fortei de presiune a gazelor si fortei de inertie a maselor in miscare de translatie si de rotatie, solicitari care au un caracter de soc.Aceste forte provoaca aparitia unor tensiuni importante de intindere, comprimare, incovoiere si torsiune. In afara de acestea, in arborele cotit apar tensiuni suplimentare cauzate de oscilatiile de torsiune si de incovoiere.La proiectarea arborelui cotit se vor alege solutii care sa asigure o rigiditat maxima. Pentru atingerea acestui deziderat la cele mai multe constructii fusurile paliere se amplaseaza dupa fiecare cot, diametrele acestora se maresc, iar lungimile acestora se micsoreaza, de asemenea aceste masuri fac posibila marirea dimensiunilor bratelor.Pentru a satisface cerintele impuse arborilor cotiti, rezistenta la oboseala, rigiditate, o calitate superioara a suprafetelor fusurilor, acestia se executa din fonta sau otelCalculul arborelui cotitAvand in vedere conditiile de functionare, prin calcul, arborele cotit se verifica la presiune specifica si incalzire, la oboseala si la vibrati de torsiuneCalculul arborelui cotit are un caracter de verificare, dimensiunile lui adoptandu-se prin prelucrarea statistica a dimensiunilor arborilor cotiti existentiConcomitent 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)Dl =107mm Diametrul fusului palier dp = (0,600,80) Ddp =54mm lungimea fusului palier lppaliere intermediare : lpi = (0,3 0,5) dplpi =31mmpaliere externe sau medii lpe = (0,50,7) dplpe =42mm Diametrul fusului maneton dm = (0,550,70) Ddm =49mm Lungimea fusului maneton: lm = (0,450,6) dmlm =28mm diametrul interior dmi = (0,60,80) dmdmi =34mmGrosimea bratului: h = (0,150,36) dmh =19mm Latimea bratului b = (1,171,90) dmb =73mm Raza de racordare: (0,060,1) dmR rac =3mmVerificarea fusurilor la presiune si incalzirePentru a se preveni expulzarea peliculei dintre fusuri si cuzineti trebuie s le limiteze presiunea maxima pe fusuriPresiunea specifica conventionala maxima pe fusurile manetoane si paliere se calculeaza cu relatiile:28.6024837246MPa17.2444341071MPaunde: Rmmax - fotra maxima care incarca fusul manetonRmmax =39750N Rpmax - fotra maxima care incarca fusul palierRpmax =28971Nppmax.a = 7.15 Mpa = 15MPappmax= 14,62