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.