Dimensionarea si calculul bielei

Dimensionarea si calculul bielei

Materiale pentru biela:

Bielele se confectioneaza din otel carbon de calitate (STAS 880-80), marcile OLC 45x, OLC 60x sau din otel aliat cu elemente de aliere: Cr, Mn, Mo, Ni,V (STAS 791-80). Rezistenta la rupere, la tractiune pentru otelurile de biela trebuie sa fie cuprinsa intre (800.1050) MPa.

Bucsele din piciorul bielei se confectioneaza din bronz, cu aluminiu cu rezistenta ridicata la uzura si rupere.

Biela se executa din otel carbon OLC60X.

Suruburile de biela se executa din oteluri aliate de imbunatatire.

Dimensionarea si calculul bielei:

Piciorul bielei:

Figura 4.1.4. Dimensionarea piciorului bielei

Principalele dimensiuni constructive sunt:

Diametrul exterior al piciorului: ;

Grosimea radiala a piciorului: ;

Grosimea radiala a bucsei: ;

Diametrul interior: .

Calculul tensiunilor de fretare:

Bucsa antifrictiune este montata prin fretare, strangerea fiind Δ=(0,004 0,008)mm, iar in functionare apare si o strangere termica:

= 0,016 , unde: Δ=0,006

t = temperatura de regim din piciorul bielei

t = (100⁰ 150⁰C)

Aleg t =125⁰C

a_b - coeficientul de dilatare al materialului bucsei              

Aleg a_b=1,8 10^-5 K^-1

ab - coeficientul de dilatare al materialului bielei

Aleg a_p =11,5 10^-6 K^-1

Presiunea de fretare:

Tensiunile de fretare sunt:

- in fibra exterioara MPa

- in fibra interioara MPa

Corpul bielei:

Dimensiunile corpului bielei:

Dimensiunile caracteristice pentru profilul dublu T

B=0,75 H=16,5mm

a=0,167 H=3,674 mm   

h=0,667 H=14,674 mm               

e=0,583 H=12,826 mm

Hp=(0,48 1,00)d_e=20 mm

Hc=(1,10 1,35)Hp=24 mm

L== 118 mm - lungimea bielei

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

Figura 4.1.5. Dimensionarea corpului bielei

Verificarea la solicitari variabile ale corpului bielei

Forta de inertie produce intinderea corpului bielei:

;

;

;

unde:   m_t = m_p + m_Bt =0,450+0,510=0,960 kg - reprezinta masa bielei in translatie.

m_p= masa grupei piston

m_Bt= masa bielei in translatie

Efortul unitar de intindere se calculeaza cu relatia:

unde:    

Forta de presiune a gazelor care comprima corpul bielei

Efortul unitar de comprimare se calculeaza cu relatia:

Se va lua in calcul sectiunea A cea mai mica. Se va tine cont si de flambaj, desi aceste tensiuni depasesc numai cu (10 - 15)% pe cele de compresiune, fiind de importanta redusa.

;

Coeficientul de siguranta la solicitarea variabila intindere-compresiune:

Calculam:                              

Coeficientul de siguranta la solicitarea variabila de intindere - compresiune este:

in care:

;; ; ;

unde

Verificarea la flambaj:

Se calculeaza coeficientul de zveltete: =17,9 mm

unde: L - reprezinta lungimea bielei

i - reprezinta raza de inertie a sectiunii considerate

I - reprezinta momentul de inertie al sectiunii considerate

Pentru tija practic nu flambeaza.

a = 335mm; b = 0,62mm;

Coeficientul de flambaj unde:           c ≤ c_a=(2-5).

Verificarea la incovoiere:

In planul de oscilatie, biela este solicitata la incovoiere datorita fortei de inertie, care se determina in functie de acceleratia manetonului si care este maxima pentru biela cand aceasta este perpendiculara pe directia manivelei.

MPa < s_ai

M_max==264,66

N

unde: r - densitatea bielei; W==6,92 mm³ - modulul de rezistentare al sectiunii corpului.

Figura 4.1.6. Verificarea la incovoiere

Capul bielei:

Dimensionarea capului bielei:

Dimensiunile principale ale capului bielei sunt determinate in functie de diametrul fusului maneton.

Dimensiunile se adopta astfel:

diametrul fusului maneton:

latimea capului bielei:          

grosimea cuzinetului:           

Figura 4.1.7. Dimensionarea capului bielei

Deoarece partea superioara se racordeaza larg cu capul bielei, solicitarea la compresiune nu este semnificativa.

Verificarea la intindere:

Forta de intindere care solicita capul bielei este data de rezultanta fortei de inertie a maselor in miscare de translatie cu forta centrifuga a masei bielei in miscare de rotatie mai putin masa capacului.

=7486 N

unde:     m_t=m_p+m_Bt=1,08 kg - masa pieselor in miscare de translatie

m_Br=0,590 kg - masa bielei in miscare de rotatie

m_capac≈=0,155 kg

Calculul suruburilor:

Solicitarea dinamica:

Suruburile din capul bielei se dimensioneaza la intindere si se verifica la oboseala.

Fortele care solicita un surub sunt:

unde z este numarul de suruburi: z = 2.

Forta initiala de prestrangere: ;

Forta maxima va fi: ;

unde: - coeficientul ce tine seama de rigiditatea pieselor imbinate

Forta minima va fi:      

Diametrul de fund al surubului se calculeaza cu relatia:

< , in care:

MPa - limita de curgere pentru otel aliat;

C_c = 1,25 - 3,0 - coeficientul de siguranta;

C₁ = - coeficientul ce tine cont de solicitarea de torsiune la strangerea surubului;

C₂ = - coeficientul ce tine cont de curgerea materialului la strangere;

C_c = 2,125 - coeficientul de siguranta.

Adoptam din STAS : ;

Se calculeaza coeficientul de rezistenta la oboseala:

, in care:

;

;

;

;    

;

in care: MPa;

=5,5 ; =0,8; =1; ;

unde

Solicitarea statica in care se tine cont de rasucirea suruburilor:

- reprezinta tensiunea de rasucire

in care: - momentul de rasucire

- diametrul mediu al surubului

- coeficient de frecare

μ=0,09;

- modulul de rezistenta polar al sectiunii circulare cu diametrul =8 mm;

;

;

unde:

; MPa.