Проектирование и расчет автомобиля

Создание современного двигателя внутреннего сгорания

Создание современного двигателя внутреннего сгорания

Создание современного двигателя внутреннего сгорания сложный процесс, в котором участвуют различные специа­листы. Центральное место в этом процессе занимает разработ­ка конструкторского проекта.

Конструирование двигателя

Конструирование двигателя заключается в инженерной раз­работке его конструкции. Научно-технический прогресс требует от конструкторов создания двигателей с высокими значениями основных показателей, главными из которых являются эконо­мичность, надежность, ресурс, материалоемкость, доступность изготовления и простота обслуживания. Для того чтобы созда­ваемый двигатель удовлетворял перечисленным требованиям, необходимо при его проектировании использовать новые кон­структорские решения. Это не отрицает преемственности кон­струкции и возможности применения хорошо зарекомендовав­ших себя конструкций, а также узлов и деталей.

Научно-технический прогресс в области двигателестроения зависит от развития отраслей, поставляющих материалы, ком­плектующие изделия, топлива и масла. Он осуществляется по комплексным планам, разрабатываемым на основе перспек­тивных типажей двигателей, под которыми понимается обосно­ванная совокупность минимального числа типов и размеров двигателей. Типаж определяется мощностным рядом, в который входят двигатели» одинаковые по компоновке и кон­струкции основных узлов и деталей. Целесообразно, чтобы вновь создаваемый двигатель являлся одним из элементов мощностного ряда, что обусловит сокращение сроков освоения новой конструкции и повышение качества изготовления двига­теля. Однако несмотря на все преимущества, связанные с вне­дрением разработанных типажей, в качестве базовой модели может быть принята принципиально новая и целесообразная с технико-экономической точки зрения конструкция двигателя.

При создании новых двигателей и их семейств большое внимание уделяется степени их стандартизации и унификации, которая оценивается долей стандартизованных и унифициро­ванных элементов во всей конструкции двигателя. Степень уни­фикации должна определяться оптимальностью общего реше­ния компоновки конструкции и ее экономической целесообразностью.

Непрерывное форсирование современных двигателей по удельной мощности сопровождается ростом температур и напряжений в их деталях. Поэтому большую роль при создании современных двигателей приобретают расчеты на прочность.

Расчет на прочность деталей двигателя

Расчет на прочность деталей двигателя включает следую­щие основные этапы; составление расчетной схемы, отражаю­щей наиболее существенные особенности конструкции и условий нагружения деталей, анализ этой схемы с помощью современных методов расчета; формулировку на основе прове­денного анализа практических выводов применительно к реаль­ной конструкции.

Используемые ранее (при малых и средних уровнях форсирования, часто очень упрошенные, методы рас­чета на прочность деталей двигателя не вызывали возражении, так как заложенные в самих конструкциях двигателей запасы прочности при средних параметрах рабочего процесса были ве­лики. В настоящее время требуются методы расчета, значи­тельно более точно учитывающие геометрию деталей и усло­вия на  нагружения.

Особенности проектирования современных двигателей

Особенности проектирования современных двигателей, предусматривающего (наряду с повышением качества) сниже­ние его сроков при усложнении конструкции двигателя, обусло­вили создание автоматизированного проектирования. При этом особенно возрастает роль расчетов, которые должны быть ориентированы на систематическое применение ЭВМ и выполнены на качественно новом, более высоком уровне.

1)      Конструкторы должны подготовить полный объ­ем конструкторской доку­ментации позволяющий  изготовить и испытать двигатель, а также нала­дить его выпуск в тре­буемом количестве.

2)      Новизна вновь создава­емого двигателя опреде­ляется прогрессивностью его параметров.

3)      Типажи разрабатывают на определенный период времени с уметом перс­пектив развития отраслей, использующих соответст­вующий тип двигателей, что значительно эконо­мит затраты на производ­ство, эксплуатацию и ре­монт двигателей.

4)      В основе мощностного ряда лежит базовая мо­дель, имеющая лучший комплекс основных для данного типа двигателей параметров.

5)      Повышение степени унификации во вновь создаваемых двигателях поз­воляет наладить производство унифицированных деталей и агрегатов на специализированных предприятиях с большой программой выпуска, что увеличивает производительность труда и повы­шает качество продукции.

6)      Основная цель расчета на прочность - обоснова­ние таких параметров и размеров деталей и узлов двигателя при которых обеспечиваете надлежащая работа двигателя при эк­сплуатации в течение тре­буемою ресурса. При этом расчет, существенно сокращает время и сред­ства, отводимые на чрезвычайно объемные экс­периментальные работы, связанные с созданием и доводкой двигателя, име­ющего большую стои­мость.

7)      Наиболее общими тре­бованиями являются про­стота конструкции, ком­пактность и наименьшая масса.

8)      В двигателях, имеющих кривошипно-шатунный механизм, оси цилиндров расположены перпендику­лярно оси коленчатого вала, причем в большин­стве конструкций ОКИ они пересекают ее.