Stabilirea dimensiunilor fundamentale ale motorului

Stabilirea dimensiunilor fundamentale ale motorului

Punct mort interior (pmi) este pozitia extrema a pistonului corespunzatoare volumului minim ocupat de gaze (Vc), sau pozitia pistonului corespunzatoare distantei maxime dintre acesta si axa de rotatie a arborelui cotit , pozitie pentru care .

Punct mort exterior (pme) este pozitia extrema a pistonului corespunzatoare distantei minime dintre acesta si axa de rotatie a arborelui cotit, pozitie pentru care.

Cursa pistonului (S) este spatiul parcurs de piston intre cele doua puncte moart 343i82d e. , reprezinta raza manivelei.

Se adopta 105.1, deci

Alezajul (D) – reprezinta diametrul interior al cilindrului. Se adopta D=83.7

Raportul cursa alezaj (y) este un parametru constructiv al motoarelor si se exprima prin relatia:

(1.1)

Deoarece ψ =1.255 (S>D) ca avem un motor suprapatrat. Pentru m.a.c. y trebuie sa se incadreze in limitele

Cilindreea unitara(Vs) – reprezinta volumul generat de piston prin deplasarea sa intre cele doua puncte moart 343i82d e, pe cursa S.

(1.2)

unde D =83.7mm alezajul si S=105.1mm cursa pistonului.

Cilindreea totala (Vt) – reprezinta suma cilindreelor unitare ale tuturor cilindrilor. Cum cilindrii unui motor policilindric sunt, constructivi, identici, rezulta formula:

(1.3)

unde: i =4 numarul de cilindri ai motorului.

Volumul camerei de ardere (Vc) este volumul minim ocupat de fluidul motor, cand pistonul se gaseste la p.m.i.

Volumul cilindrului (Va) – reprezinta volumul maxim ocupat de fluidul motor cand pistonul se gaseste la p.m.e.

(1.4)

Raportul de comprimare (e) – reprezinta volumul maxim ocupat de fluidul motor cand pistonul se gaseste la p.m.e. si volumul minim ocupat de acesta cand pistonul se gaseste la p.m.i. ε =9.1 dat prin tema de proiectat. Deci vom avea:

(1.5)

(1.3’)

Unghi de rotatie al arborelui cotit (a RAC) este unghiul dintre manivela si axa cilindrului. Originea unghiului se alege corespunzator pozitiei pistonului in p.m.i Se observa ca o cursa completa a pistonului corespunde la un unghi , iar pentru arborele cotit efectueaza o rotatie completa, iar pistonul parcurge doua curse simple.

Turatia motorului (n) – reprezinta numarul de rotatii efectuat de arborele cotit pe minut [rot/min]

Intre unghiul , turatia si timpul exista relatia:

. (1.6)

Deci timpul in secunde necesar arborelui cotit pentru a realiza o rotatie completa este:

(1.7)

Se vor adopta turatiile pentru moment maxim si putere maxima astfel:

si

Viteza unghiulara a arborelui cotit (w) reprezinta acea viteza cu care arborele cotit efectueaza o rotatie completa (). Se exprima in sau

rad/s (1.8)

(1.9)

Viteza medie a pistonului , [m/s], este acea viteza, conventional constanta, cu care pistonul ar parcurge doua curse succesive (), in intervalul de timp in care arborele cotit efectueaza o rotatie completa.

(1.10)

Ciclul motor reprezinta succesiunea proceselor ( admisie, comprimare, ardere + destindere, evacuare) care se repeta periodic in cilindrii motorului.

Timpul motor (t) partea din ciclul motor care se efectueaza intr-o cursa simpla a pistonului,

Numarul de cicluri numarul grupajelor de procese (A, C, D, E) care se repeta periodic in cilindrii unui motor, in unitatea de timp. Unitatile de masura sunt: [cicl/s] [cicl/min],[ciclu/h]

(1.11)

Timpul pe ciclu (t_c) este timpul in secunde, minute sau ore, in care se desfasoara un ciclu:

(1.12)

Raportul dintre raza manivelei si lungimea bielei (L) – este parametrul constructiv foarte important al motorului, cu influenta mare in cinematica si dinamica mecanismului motor. Este definit de relatia:

(1.13)

A.S.A = avans la deschiderea supapei de admisie;

I.S.A = intarziere la inchiderea supapei de admisie;

A.S.E = avans la deschiderea supapei de evacuare;

I.S.E = intarziere la inchiderea supapei de admisie.

Durata procesului de admisie va fi:

_a=ASA+180°+ISA =20+180+60=260° RAC ;

Durata procesului de evacuare este:

_e=ASE+180°+ISE =60+180+20=260°RAC   

Determinarea dimensiunilor supapelor

Diametrul mare al talerului supapei se calculeaza cu relatia:

(1.14)

cu D₁ =D - (46) mm (1.15)

Se adopta D₁=D - 4=83.7-4.7=79 mm

cu D=83.7 mm alezajul cilindrului

Pentru supapa de evacuare:

(1.14’)

cu _SE=70°

Pentru supapa de admisie

(1.4’’)

cu _SA=180-_SE-2

si ₀= 10° - unghiul corespunzator sectorului dintre doua supape.

Dar: d_S=d₀+2· b· cos (1.16)

unde b= (0,10,12)d₀ - lungimea sediului supapei

b=k·d_o (1.17)

k=0,10,2

d_o- diametrul mic al talerului

Se adopta

Rezulta:    d_0a=d_SA/( 1+2k·cos) =33/(1+2·0,1·cos45°)=28,91 mm

d_0e=d_SE/( 1+2k·cos) =29/(1+2·0,1·cos45°)=25,4mm

Diametrul echivalent al talerului unei supape care ar oferi o arie egala cu cea data de fiecare dintre cele doua perechi de supape rezulta din relatia de egalitate a ariilor:

Deci: (1.18)

Pentru supapele de admisie:

Pentru supapele de evacuare

Diametrul relativ al orificiului liber este dat de relatia:

d_r=d₀/D (1.19)

d_ra=d_0eA/D=40,88/83.7=0,488

d_re=d_0eE/D=35,92/83.7=0,429

Lungimea sediului supapei ,cu k=0,1 este:

b_a=k·d_0a=0,1·28,91=2,891 mm

b_e=k·d_0e=0,1·25,4=2,54 mm

Raza de racordare a talerului este:

r_t=(0,250,35)·d₀

Se adopta:    r_t=0,3·d₀ (1.20)

Deci: r_ta=0,3·d_0a=0,3·28,91=8,673 mm

r_te=0,3·d_0e=0,3·25,4=7,62 mm

Diametrul tijei supapei este dat de:

_SA=(0,180,24)· d_0a    (1.21)

Se adopta :    _SA=0,22· d_0a=0,22·28,91=6,36 7 mm

_SE=(0,220,29)· d_0e    (1.22)

Se adopta:    _SE=0,25· d_0e=0,25·25,4=6,35 7 mm

Lungimea supapei:

l=(2,53,5) (1.23)

Se adopta:    l_SA=3d_0a =3·28,91=86,73 mm

l_SE=3,4d_0e=3,4· 25,4=86,36 mm

Inaltimea cilindrica a talerului:

t₁=(0,0250,045)d₀ (1.24)

Se adopta:    t_1a=0,035d_0a=0,035·28,91=1,0118 mm

t_1e=0,035d_0e=0,035·25,4=0,889 mm

Inaltimea totala a talerului:

t=t₁+b·sin (1.25)

t_a=t_1a+b_a· sin=1.01+2,891sin45=2.919 mm

t_e=t_1e+b_e·sin=0,889+2,54sin45=2,685 mm

Inaltimea maxima de ridicare a supapei:

h_Smax=(0,180,30)d₀ (1.26)

Se adopta:    h_Smax=0,25d₀

Rezulta : h_SAmax=0,25d_0a=0,25·28,91=7,227 mm

h_SEmax=0,25d_0e=0,25· 25,4=6,35 mm