Расчет кулачка привода плунжера.

 

Определение контактных напряжений на поверхности кулачка привода плунжера ТНВД в момент корда давление топлива в надплунжерном объеме достигает максимального значения Р_{т мах}

 

 

5.2.1 Сила действующая по оси плунжера:

P = P_т + Р_п + Р_и = 0.052 +1.7442·10^-3 + 3.642·10^-4 = 0.054 МН

5.2.2 Сила от давления топлива в надплунжерном объеме:

Р_т = p_нmax · F_п = 182,257 · 2,834·10^-4 = 0,052 МН

F_п =  =  = 2,834·10^{-4 м2} ;

5.2.3 Сила пружины:

Р_п = (f₀ +S) ·K_ж ·10^-6 = (0,006+0,028)·51300·10^-6 = 1,7442·10^-3;

5.2.4 Сила инерции деталей привода плунжера, совершающих возвратно- поступательное движение:

Р_и = m·W·10^-6 = 1.5 · 242.791 ·10^-6 = 3.642·10^-4

 

5.2.5 Угол давления δ в момент когда достигается Р_{т max};

δ = arctg = arctg = 29.16 град;

X = R₀ + ρ + S = 0.05+0.03+0.014415= 0.095 м;

 = = 49.717 с^-1;

 

5.2.6 Сила, передаваемая роликом на кулачек:

N =  =  =0.062 МН;

 

5.2.7 Контактные напряжения:

 = 0,418 · =

= 1610 МПа < σ_д = [1200…2000] МПа;

контактные напряжения не превышают допускаемых.

Расчет кулачкового вала.

 

Кулачковый вал рассчитывается на изгиб и кручение, а также определяется значение его прогиба и угла закрутки.

 

5.3.1Суммарное приведенное напряжение, возникающее в кулачковом вале от совместного действия изгибающего и скручивающего моментов, определяемое по третей теории прочности:

 =  МПа

где σ_и =  = МПа - напряжение изгиба

М_и =  =  МН·м - изгибающий момент

a = 0,1667, b_в = 0,1667, l = 0,333, L = 3 - геометрические размеры кулачкового вала, м

W_и =  =  м³ - момент сопротивления изгибу

τ =  =  МПа - напряжения кручения

М _{К max} = N _max · X· sin δ = максимальный

крутящий момент на кулачке топливного насоса;

W_k = 2·W_и =  момент сопротивления кручению

Значение суммарного приведенного напряжения σ_п не превышает [σ_п] = 150 МПа σ_п = 85,12 МПа

5.3.2 Прогиб пролета кулачкового вала:

Y =  

 мм

где N_max – нормальная максимальная сила

а, b_в, l –геометрические размеры кулачкового вала

I =  =  момент инерции поперечного сечения кулачкового вала

Прогиб пролета кулачкового вала не превышает 1% от хода плунжера.

 

5.3.3 Угол закрутки в градусах поворота кулачкового вала:

 φ₃ =  =  гр. п. к. в.

где L – длина от шестерни или муфты привода до наиболее от нее кулачка, м;

G = 8.15·10⁴ МПа – модуль упругости сдвига для стали;

I_п = 2·I =2·2,435·10^-6, м³ - полярный момент инерции поперечного сечения кулачкового вала.

Угол закрутки кулачкового вала не превышает допустимого [φ₃ ] = 1, гр.п.к.в.

РАСЧЕТ ТОЛКАТЕЛЯ

 

Расчет оси ролика, втулки ролика, направляющей поверхности толкателя. Ось толкателя рассчитывается на изгиб, срез и удельное давление на опорах.

 

Рисунок 5.4.1 Расчетная схема толкателя

 

5.4.1 Напряжениея изгиба оси толкателя:

 МПа

где l_п = 0,068, l_в = 0,034, b = 0,03 - геометрические размеры элементов толкателя, м

 

5.4.2 Касательные напряжения среза в сечениях оси толкателя:

 МПа

касательные напряжения среза в сечениях оси толкателя не превышают допускаемых

[τ_k] = 65 МПа

5.4.3 Удельная нагрузка в опорах:

К₀ =  МПа

удельная нагрузка в опорах не превышает допускаемое значение

[K₀] = 60 МПа

 

5.4.4 Удельная нагрузка на внутренней поверхности втулки:

K_вв =  МПа

удельная нагрузка на внутренней поверхности втулки не превышает допускаемое значение [K_вв] = 70 Мпа

 

5.4.5 Удельная нагрузка на наружной поверхности плунжера:

K_вн =  МПа

удельная нагрузка на наружной поверхности втулки не превышает допускаемое значение [K_вн] = 50 МПа

 

5.4.6 Максимальная нагрузка у нижнего края направляющей поверхности корпуса толкателя:

K_т =  МПа

Максимальная нагрузка у нижнего края направляющей поверхности корпуса толкателя не превышает допускаемое значение [K_т] = 18.5МПа

РАСЧЕТ ПЛУНЖЕРА

 

Расчет плунжера на сжатие в минимальном сечении и удельную нагрузку опорного торца.

 

5.5.1 Напряжение сжатия в минимальном сечении плунжера:

 МПа

где F_{п min} =  м² – площадь минимального поперечного сечения плунжера;

напряжение сжатия в минимальном поперечном сечении плунжера не превышают допустимых [σ_cж] = 300 МПа

 

5.5.2 Удельная нагрузка при плоских торцах плунжера и толкателя:

K_т =  МПа

где F_поп =  м² – площадь опорного торца плунжера

d_поп = 6 мм – диаметр опорного торца плунжера;

удельная нагрузка при плоских торцах плунжера и толкателя не превышает допускаемой [K_т] = 2000 МПа

РАСЧЕТ ДЕТАЛЕЙ ФОРСУНКИ

РАСЧУТ ПРУЖИНЫ ФОРСУНКИ

6.1.1 Средний диаметр пружины форсунки:

Д_оф = 15 мм

 

6.1.2 Индекс пружины:

C_пр =

 

6.1.3 Число рабочих витков:

I_p =

принимаю i_p = и вычисляю новое значение K_ж:

K_ж =  КН/м

 

6.1.4 Полное число витков:

I_п = i_p + i_оп = 12 + 2,5 = 14,5

 

6.1.5 Сила предварительной затяжки пружины:

 

P₁ = p_нв · F_д = 28 ·10⁶ ·3,22·10^-5 = 901,6 Н          

оцениваем возможность прорыва рабочих газов через запирающий конус распылителя

Р_то + Р_г = 0,785·[0.5·(P_z + P_cж ) ]

 Н

6.1.6 Сила сжимающая пружину при подъеме иглы до упора:

P_уп = Р₁ + К_ж · h_и = 901,6 + 137000 ·0,001 = 1038 Н