Розрахунок форсунки.

РОЗРАХУНОК ОСНОВНИХ ПАРАМЕТРІВ  ФОРСУНКИ ДИЗЕЛЯ.

    До основних параметрів форсунки дизеля відносяться:

• номінальна циклова подача;

• діаметр соплових отворів розпилювача;

• кількість соплових отворів розпилювача.

    1.1. Визначаємо номінальну циклову подачу по формулі 

    де:  g_e – питома витрата палива у г/кВт_*г [з теплового розрахунку];

    N_e – номінальна потужність [з завдання];

    k = 2 – для 4^х тактних двигунів;

    k = 1 – для 2^х тактних двигунів;

    n – частота обертання колінчастого вала двигуна  у хв^-1 [з завдання];

    ρ = 0,84 г/см³ – густина дизельного палива [1; стор. 46]; 

   і – кількість циліндрів [з теплового розрахунку].

    1.2. Визначаємо діаметр і кількість соплових отворів розпилювача.

    Діаметр, кількість і розташування соплових отворів розпилювача є одним з основних параметрів всієї паливної системи, від правильності вибору котрих залежить – економічна ефективність робочого процесу дизеля. 

    Розрахунок соплових отворів форсунки необхідно починати з визначення їх діаметра. Діаметр соплових отворів залежить від прийнятого способу сумішоутворенню, розташування форсунки у камері згоряння, типу і розмірів камери згоряння. 

    Діаметр соплових отворів орієнтовно визначається із співвідношення:

   - при осьовому розташуванні форсунки

        d_с = (0,00075...0,002)D ; мм

    - при розташуванні форсунки збоку камери

        d_с = (0,001...0,0035)D ; мм

    D –  діаметр циліндра дизеля у мм.

Діаметр соплових отворів може бути у межах від 0,15 до 1,00 мм [2; стор. 110]. 

    Кількість соплових отворів визначаємо по формулі

           і_с = V_ц / (f_c * t_вп * U_c) 

    де: V_ц - номінальна циклова подача у см³/цикл;

    f_c = π * d_c / 4 – площа соплового отвору у мм²;

    t_вп = φ_вп / (6 * n) – тривалість впорскування палива у с;

    φ_вп = 12...15 –  тривалість впорскування палива у градусах повороту кулачкового вала паливного насоса;

    n –  частота обертання кулачкового вала паливного насоса у об/хв;

    U_c – швидкість витікання палива через соплові отвори у м/с.

Для якісного сумішоутворення у нероз’єднаних камерах згоряння швидкість витікання палива через соплові отвори повинна знаходитись у межах від 150 до 250 м/с [2; стор. 109].

    Кількість соплових отворів у виконаних дизелях знаходиться у межах від 1 до 12.

                  2. РОЗРАХУНОК ДЕТАЛЕЙ ФОРСУНКИ НА МІЦНІСТЬ.

                 2.1. Розрахунок голки розпилювача на міцність. 

    Голка розпилювача працює у дуже тяжких умовах, вона завжди нагріта і сприймає великі ударні навантаження при посадці.  Тому для її виготовлення вибираємо найбільш високоякісний матеріал сталь Р18. Ця сталь володіє високими міцністьними властивостями що зберігаються при підвищених температурах. Твердість голки повинна бути не менше НRС 60 ... 65.

    2.1.1 Запірний конус голки перевіряють на зминання від максимальної сили, котра має місто при відсутності остаточного тиску у нагнітаючому паливопроводі.

                            Мал. 1. Запірний конус розпилювача

    Величина питомого тиску між конусом голки і гніздом визначається вираженням 

де: Р₀ – тиск початку підйому голки розпилювача у МПа; 

d_и – діаметр прецизійної частини голки розпилювача у мм;

Допустима величина питомого тиску не повинна перевищувати 150 МПа. [2; стор. 122]

    2.1.2. Сполучення голки розпилювача зі штангою перевіряють на напругу зминання. 

           Мал. 2. Варіанти сполучення голки розпилювача зі штангою.

    Напруга зминання при сполученні голки розпилювача зі штангою сфера по

площині визначається по формулі 

    Напруга зминання при сполученні голки розпилювача зі штангою сфера по

сфері визначається по формулі 

де: Р₂ – сила пружини форсунки при повному підйомі голки розпилювача у МН;

Е = 2,2* 10⁵ МПа – модуль пружності сталі.

Допустимі напруги зминання не повинні перевищувати 2000 МПа. [2; стор. 123]

                 2.2. Розрахунок штанги форсунки на міцність.

    Штанга форсунки сприймає великі навантаження від пружини і стиснутого палива. Торці штанги піддаються зминанню і інтенсивно зношуються. Тяжкі умови роботи вимагають використовувати для його виготовлення високоякісних сталей типа ХВГ та ШХ 15 с твердістю  тертьових поверхонь

не нижче НRC 56. 

    Стержень штанги розраховують на стиснення та подовжній згин від сили пружини Р₂ при максимальному підйомі голки форсунки.

    Напруга стиснення визначається по формулі

            σ_ст = 4 Р₂ / (π d_шт) ;МПа

де: d_шт – найменший діаметр стержня штанги у м.

Допустимі напруги стиснення не повинні перевищувати 0,52σ_в матеріалу. [4; стор. 17]

    Запас стійкості стержня штанги від подовжнього згину визначається по формулі Ейлера.

             n_е = π² Е І_шт / ( Р₂L_шт )

де: І_шт = π d_шт⁴ / 64 – екваторіальний момент інерції поперечного перерізу стержня у м⁴;

Е = 2,2* 10⁵ МПа – модуль пружності сталі;

L_шт – довжина стержня у м⁴;

Р₂ – сили пружини  при максимальному підйомі голки форсунки у МН.

    Запас стійкості стержня штанги повинен бути не менше 2,5.

                                        3. ЛІТЕРАТУРА.

    1. А.І. Колчин, В.П. Дємідов. „Розрахунок автомобільних і тракторних двигу-нів”. М., „Вища школа”, 2002 р.

    2. А.С. Лишевскій. „Питаніє дизелів”.  Новочеркаськ, 1974 р.

    3. Ю.Я. Фомін, Г.В. Ніконов, В.Г. Івановскій. „ Паливна апаратура дизелів”,

довідник. М., „Машинобудування”, 1982 р.

   4. Я.А. Самохвалов, М.Я. Лєвіцкій, В.Д. Грігораш. „Довідник техніка – конструктора”. Київ, „Техніка”, 1978 р.

Записати у зошит розрахунок.