OJNICE ČTYŘDOBÉHO ZÁŽEHOVÉHO MOTORU O VÝKONU 73 KW

Transcript

1 VYSOKÉ UČENÍ TECHNICKÉ V BRNĚ BRNO UNIVERSITY OF TECHNOLOGY FAKULTA STROJNÍHO INŽENÝRSTVÍ ÚSTAV AUTOMOBILNÍHO A DOPRAVNÍHO INŽENÝRSTVÍ FACULTY OF MECHANICAL ENGINEERING INSTITUTE OF AUTOMOTIVE ENGINEERING OJNICE ČTYŘDOBÉHO ZÁŽEHOVÉHO MOTORU O VÝKONU 73 KW CONROD FOR 73 KW 4-STROKE SI-ENGINE BAKALÁŘSKÁ PRÁCE BACHELOR'S THESIS AUTOR PRÁCE AUTHOR VEDOUCÍ PRÁCE SUPERVISOR LUBOŠ BLANÁR Ing. DAVID SVÍDA BRNO 008

2 Abstrakt Táto bakalárska práca sa zaoberá výpočtovým a konštrukčným návrhom ojnice štvordobého štvorvalcového zážihového atmosférického motora pre osobný automobil. Pre tento návrh je nutné stanoviť základné parametre motora a kľukového mechanizmu. Popri návrhu hlavných rozmerov ojnice je vykonaná aj pevnostná kontrola kritických prierezov, ktorá obsahuje kontrolu ojničného oka, kontrolu namáhania drieku ojnice a hlavy ojnice. Súčasťou výpočtov je prehľad súčasných ojníc pre štvordobé motory a ich vývoj. Kľúčové slová: mechanizmus, motor, namáhanie, ojnica, driek, ojničné oko, hlava ojnice; Abstract This bachelor s thesis deals with computational and constructional design of conrod for fourstroke four-cylinder SI- engine for passenger vehicle. It is necessary to establish main dimensions of the engine and crank mechanism for this project. Beside the design of the main parameters of conrod, a solidity verification on the critical cross-sections is performed which consists of verification of the conrod eye, verification of the conrod body and the conrod head. The part of calculations is also a review of present conrods for four- stroke engines and their development. Key words: mechanism, engine, stress, conrod, conrod body, conrod eye, conrod head

3 Bibliografická citácia BLANÁR, L. Ojnice čtyřdobého zážehového motoru o výkonu 73 kw. Brno: Vysoké učení technické v Brně, Fakulta strojního inženýrství, s. Vedoucí bakalářské práce Ing. David Svída.

4 Čestné prehlásenie Prehlasujem, že som túto bakalársku prácu vypracoval samostatne, pod vedením vedúceho bakalárskej práce pána Ing. Davida Svídu a s použitím uvedenej literatúry. V Brne dňa 3. mája 008

5 strana 6 Obsah Úvod Ojnica Ojnica štvordobého motoru Hlavné časti ojnice Výroba ojnice Návrh základných rozmerov motora Návrh základných rozmerov ojnice Pevnostná kontrola ojnice Pevnostná kontrola oka ojnice Rozmery ojničného oka Kontrola tlaku medzi okom a puzdrom Namáhanie oka ojnice zotrvačnou silou Namáhanie oka ojnice silou od tlaku plynov Pevnostná kontrola drieku ojnice Minimálny prierez drieku ojnice II-II Prierez drieku ojnice III-III Pevnostná kontrola hlavy ojnice Prierez A-A hlavy ojnice Prierez B-B hlavy ojnice Namáhanie prierezu B-B tlačnou silou F*p Výsledné namáhanie prierezu B-B Záver Použitá literatúra... 4 Zoznam použitých skratiek a symbolov Zoznam príloh Príloha Brno, 008

6 strana 7 Úvod Keď sa obzrieme do minulosti na začiatok dvadsiateho storočia, ako sa v tej dobe prepravovali ľudia a veci a porovnáme to s dnešnou dobou, je to obrovský skok dopredu. Vtedy bol spaľovací motor iba v plienkach a ľudia využívali na dopravu prevažne našich zvieracích priateľov. Na prekonávanie dlhých vzdialeností sa využívala železnica a v tej dobe preslávený parný stroj. Existovalo už zopár modelov osobných automobilov, alebo lepšie povedané motorových kočárov, ale tie si mohli dovoliť len tí najbohatší. No postupom času sa so zdokonalením spaľovacieho motora a zavedením pásovej výroby automobilov znižovala ich cena, až sa stali bežným pomocníkom aj nebohatých rodín. Postupne začali motorizované stroje a automobily nahrádzať ťažné a pracovné zvieratá, či už na bežnú prepravu osôb a tovaru, alebo v rôznych odvetviach priemyslu, poľnohospodárstva a dokonca veľké uplatnenie si našiel na bojové účely vo vojnách. Srdcom každého stroja bol motor, ktorý spaľoval naftu alebo benzín. Počas 0. storočia vývoj spaľovacieho motora natoľko pokročil, že vytlačil takmer všetky ostatné druhy pohonu. Neustála vzájomná konkurencia zážihového a vznetového motora a ich vývoj trvá dodnes a bude pokračovať dovtedy, kým nedôjdu suroviny na pohonné hmoty týchto agregátov. I keď v poslednej dobe vznetový motor, vďaka pomerne vysokej účinnosti, vytláča z trhu zážihový, priame vstrekovanie a hybridné technológie vrátili benzínové motory naspäť do hry. V dnešnom svete chce byť každý z nás mobilný a tak nečudo, že na cestách stále viac hustne premávka a preprava autom sa čoraz viac stáva riskantnejšia. Ak sa chce automobil udržať na trhu, musí obsahovať najmodernejšie prvky aktívnej i pasívnej bezpečnosti. Preto obsahuje obrovské množstvo elektronických systémov a stále prepracovanejšiu karosériu. Aby sa zamedzilo nárastu hmotnosti a s tým spojenému nárastu spotreby paliva, musia sa používať vysokopevnostné a ľahké materiály. Každá súčiastka sa navrhuje s ohľadom na životnosť, bezpečnosť a v neposlednom rade na hmotnosť. Týmto pravidlom som sa snažil riadiť pri návrhu ojnice obsiahnutej v tejto práci. Okrem samotného návrhu základných rozmerov som pri pevnostnej kontrole korigoval veľkosť a hmotnosť ojnice tak, aby ostala zachovaná dostatočne veľká pevnosť a vysoká životnosť. Pre prácu som si vybral nízko objemový motor, ktorý nachádza uplatnenie hlavne v malých mestských automobiloch, ktorých popularita stále stúpa hlavne medzi mladými šoférmi. Objem motora do 1,3 litra som zvolil pre hranicu sadzby povinného zmluvného poistenia, ktoré je práve do objemu 1300 dm 3 a suma nie je taká vysoká oproti motorom s vyšším objemom a je dostupná aj pre rodiny a ľudí s nižším finančným príjmom. Motor má napriek nízkemu objemu a kompaktným rozmerom pomerne vysoký výkon, ktorý je v dnešnej uponáhľanej dobe nezanedbateľným faktorom pri kúpe auta. Brno, 008

7 strana 8 1 Ojnica Ojnica slúži na prenos síl pôsobiacich medzi piestom a kľukovým hriadeľom motora. V štvordobých motoroch, ako je náš prípad, je namáhaná striedavým zaťažením. Tlakovým, ktoré vzniká pôsobením vysokého tlaku na dno piesta a ťahovým od zotrvačných síl kľukového mechanizmu. Pri dvojdobých motoroch je, vzhľadom na funkčnosť oboch strán piesta, namáhaná výhradne na tlak. Keďže sily pôsobia dlhú dobu, ojnica je namáhaná tiež únavovo. Základné požiadavky pri navrhovaní ojnice: - maximálna tuhosť - nízka hmotnosť - pri demontáži z bloku motora možnosť pretiahnutia ojnice priemerom valca 1.1 Ojnica štvordobého motoru V prevažnej väčšine má ojnica delenú hlavu pretože u osobných a nákladných automobilov sa používa konštrukcia s nedeleným kovaným kľukovým hriadeľom. Iba v ojedinelých prípadoch sa vyskytujú delené kľukové hriadele, ktoré dovoľujú použitie jednodielnej ojnice. Týka sa to hlavne motocyklov a nákladných áut značky TATRA. Takéto motory majú výhodu použitia valivého uloženia a teda aj nižších strát. Čo sa týka motora zážihového a vznetového, konštrukcie ojníc sa od seba moc nelíšia. Hlavnou zmenou je veľkosť a robustnosť. Ojnice pre dieselové motory musia byť tuhšie a mohutnejšie pre vysokú hodnotu tlaku v spaľovacom priestore. Taktiež nie sú kladené tak vysoké podmienky pre hmotnosť, lebo menovité otáčky sú omnoho nižšie v porovnaní s benzínovými agregátmi. Stále viac sa berie ohľad na kultúru chodu motora, čo má za následok dokonalé vyváženie častí ojníc a vysokú presnosť pri ich výrobe. Jednotlivé časti ojnice a rozdiely v konštrukcií sú popísané v nasledujúcom texte. 1. Hlavné časti ojnice Obr. 1: Hlavné časti ojnice Brno, 008

8 strana 9 1- Oko ojnice: Slúži na uloženie piestneho čapu, ktoré môže byť realizované pohyblivo alebo nepohyblivo. Pri pevnom piestnom čape je oko ojnice vystružené a v ňom je následne za tepla zalisovaný piestny čap. Tento spôsob uloženia sa používa menej často hlavne pre trvalé poškodenie oka a čapu pri demontáži. Pre prípad plávajúceho piestneho čapu existujú spôsoby. Jedným z nich je použitie bronzového puzdra zalisovaného do otvoru oka. Po zalisovaní sa musí otvor vystružiť a vyvŕtať mazací otvor. Druhý spôsob je zalisovanie tenkostennej oceľovej panvy s výstelkou z oloveného bronzu. Vnútorný povrch ložiska sa už neupravuje. Z otvoru pre prívod mazacieho oleja musia viesť drážky, ktoré rozvedú olej po celej ploche ložiska, aby sa zabezpečila jeho správna funkcia. Čo sa týka tvaru priečneho prierezu oka má bežná ojnica jednoduchý obdĺžnikový tvar. Pri veľkom zaťažení, hlavne pre preplňované motory, sa používa riešenie s lichobežníkovým tvarom priečneho prierezu ojničného oka (obr. ). Obdobný tvar majú aj náliatky pre piestny čap v pieste. Takéto uloženie zabezpečí lepšie rozloženie pôsobiacich napätí. Obr. : Trapézové ojničné oko [5] - Driek ojnice: Najpoužívanejším tvarom priečneho profilu pre sériovú výrobu automobilov je tvar I (obr. 3a). Je to hlavne pre jednoduchosť výroby kovaním a vysokú tuhosť. Pre niektoré motory závodných automobilov sa začali používať ojnice s driekom tvaru H (obr. 3b) alebo drieky vystužené rebrom (obr. 3c). Majú vyššiu tuhosť a sú ľahšie oproti driekom I, ich výroba je však drahá. Vzhľadom na únavové namáhanie je treba konštrukčne zabezpečiť hladké prechody medzi driekom a ojničným okom a hlavou ojnice a skontrolovať driek ojnice na výskyt trhliniek. Obr. 3: Tvary driekov ojníc []: a) tvar I, b) tvar H, c) driek vystužený rebrom 3- Hlava ojnice: Musí mať čo najnižšiu hmotnosť a zároveň dostatočnú tuhosť, aby nedošlo k deformácií ložiskových paniev. Tú zvyšujú plynulé prechody z drieku. Hlava ojnice môže byť delená alebo pre niektoré prípady je spodné oko vcelku. To sa Brno, 008

9 strana 10 používa pre delený kľukový hriadeľ. Pri delených hlavách sa vyskytuje niekoľko variant. Bežne je deliaca rovina kolmá na os ojnice. To je pre priemer ojničného čapu do 0,65 násobku vŕtania valca. Pri vyššej hodnote dochádza k obmedzeniu pri demontáži, lebo hlava ojnice je natoľko široká, že sa nedá pretiahnuť priemerom valca. Preto majú, hlavne vznetové motory, hlavu ojnice delenú pod uhlom vzhľadom na rovinu kolmú k osi ojnice (obr. 4). Uhol býva 30, 40 alebo 60. Pre nepriaznivé rozloženie napätí musí byť takáto ojnica hmotnejšia a zachytávanie síl v deliacej rovine vykonávajú vyfrézované drážky alebo ojničné skrutky. Obr. 4: Ojnica so šikmou deliacou rovinou [] 4- Veko ojnice: K hlave ojnice je upevnené pomocou ojničných skrutiek. Vzájomná poloha musí byť presne zabezpečená. To je prostredníctvom strediacej valcovej plochy ojničnej skrutky, použitím polohovacieho kolíka, valcovými puzdrami v otvoroch pre ojničné skrutky alebo riadeným lomom pri delení hlavy. V prvých prípadoch je potrebné zabezpečiť jedinečnosť spárovania oboch častí, aby nedošlo k zámene pri opakovanej montáži. Každé oko je totiž obrábané v zmontovanom stave aby bola dosiahnutá požadovaná presnosť a kruhovitosť ložiskovej panvy. Pre výrobu riadeným lomom táto nutnosť odpadá, lebo potrebnú originalitu a vzájomnú polohu oboch častí zabezpečuje styková plocha lomu. Tento spôsob zaviedla ako prvá spoločnosť BMW a je zo všetkých spôsobov najlacnejší. 5- Ojničné skrutky: Hlavnou požiadavkou je umiestnenie osi ojnice čo najbližšie k osi čapu. Ak sú však skrutky v príliš tesnej blízkosti ložiskových paniev, začnú sa deformovať rozovieraním deliacej roviny. Hrúbka steny medzi skrutkou a panvou v deliacej rovine býva rádovo 1 až 1,5 mm. Ojničné skrutky môžu byť priechodzie zaistené maticou alebo nepriechodzie zaskrutkované v telese hlavy ojnice. 6- Vyvažovacie nákovky: Odbrusovaním z materiálu umožňujú dosiahnuť rovnakej hmotnosti posuvných a rotačných hmôt ojnice. U závodných motorov sa to vzhľadom na zvýšenie hmotnosti nepoužíva a materiál a odbrusuje priamo z telesa ojnice. 7- Strediace zárezy: Zabezpečujú polohu tenkostenných oceľových paniev pri montáži na kľukový čap. Za prevádzky motora sú panvy proti pootočeniu zabezpečené celkovým presahom k vývrtu spodného oka. Brno, 008

10 strana Výroba ojnice Oceľové ojnice sú v mnoho prípadoch kované v zápustkách. Používajú sa ocele triedy 11 až 15, pre veľmi namáhané ojnice preplňovaných motorov ocele triedy 16. Po obrobení sa vykonáva tepelné zušľachtenie, pre zvýšenie únavovej pevnosti sa povrch guličkuje alebo dokonca leští. Pre malé motory sa používajú liatinové ojnice odlievané z tvárnej liatiny, ojnice lisované z plechu, ojnice z ľahkých zliatin a kompozitných plastov. Pre vysokovýkonné motory sa používajú titánové ojnice a ojnice zo spekaných kovov, ktoré majú až o tretinu nižšiu hmotnosť. Návrh základných rozmerov motora Stredný efektívny tlak motora: P.60 p = e e (1) V.n. τ p e = 0, ,5 p e = Pa volím stredný efektívny tlak p e = 1,09MPa Taktnosť: Podľa [1] str. 10: τ = 0,5 Zdvihový objem valca motora: 60.P V e z = () p e.n.i.τ V z = ,5 V 0,00034m 3 z = Kontrola objemového výkonu motoru: P Pe 1 = (3) V z.i P 1 = P 1 Pre zdvihový objem valca platí: Zdvihový pomer: , = ,5W.m 3 = 56,33kW.dm 3 π.d V z =.Z (4) 4 Z k = (5) D Brno, 008

11 strana 1 Tabuľka 1: charakteristické parametre zážihových motorov [1] volím podľa tabuľky 1 pomer k = 1,06 Vŕtanie valca podľa vzorca (4): 4.V 3 z D = (6) π.k D = 3 4.0,00034m π.1,06 D = 0,073m = 73mm Zdvih piesta podľa vzorca (5): Z = k.d (7) Z = 1,06.0,073 Z = 0,0774m = 77,4mm Prepočet zdvihového objemu motora: π.d V z =.Z (8) 4 π.(0,073 ) V z =.0,0774 Objem motora: V z = 4 0,00034m 3 V = Vz.i (9) V = 0, V = 0,00196m = 1,96dm 3 Kontrola strednej rýchlosti piesta: n c s =.Z. (10) c s =.0, c = 15,996m. s s Podľa [1] str.15: c smax = 19m.s -1 c s <c smax => stredná rýchlosť piesta vyhovuje 3 Brno, 008

12 strana 13 Rozmery motora: - vŕtanie: D = 73 mm - zdvih: Z = 77,4 mm - zdvihový objem: V = 196 cm 3 - menovitý výkon: P e = 73 kw - stredný efektívny tlak: p e = 1,09 MPa Podľa tabuľky volím rozmery ojnice: H = 0 mm l = 13 mm Ød 1 = 18 mm ØD 0 = 30 mm ØD D1 = 48 mm ØD D = 56 mm a = mm H D = 6 mm B = 14 mm b = 3 mm 3 Návrh základných rozmerov ojnice Obr.5: Základné rozmery ojnice Tabuľka : Doporučené hodnoty rozmerov ojnice [1] Doporučené hodnoty ØD- vŕtanie valca H/D 0,6 0,3 l/d 1,7,3 Ød 1 /D 0,8 0,5 ØD 0 /D 1,5 ØD D1 /D 0,6 0,75 ØD D /D 1,15 a/d 0,35 0,38 H D /D 0,40 0,45 B/D 10 5 b/d 3 8 Brno, 008

13 strana 14 Podľa [3] str. 0 volím materiál ojnice : R e = 650 MPa σ oc = 430 MPa σ c = 387 MPa τ c = 58 MPa 4 Pevnostná kontrola ojnice 4.1 Pevnostná kontrola oka ojnice Rozmery ojničného oka Obr. 6: Oko ojnice d=0,0m d 1 =0,018m a=0,0m D 0 =0,03m Obr.7: Rozmery ojničného oka Brno, 008

14 strana Kontrola tlaku medzi okom a puzdrom Obr.8: Namáhanie ojničného oka [1] Zalisovaním bronzového ložiskového puzdra do oka ojnice vznikne spojité zaťaženie na vnútornom povrchu ojničného oka, ktoré sa po zohriatí motora na prevádzkovú teplotu ešte zväčší dôsledkom tepelnej rozťažnosti bronzového puzdra. Podľa [1] str. 57 pre bronz: - súčiniteľ lineárnej tepelnej rozťažnosti α b = 1, K -1 - modul pružnosti v ťahu E b = 1, MPa. Podľa [1] str. 57 pre oceľ: - súčiniteľ lineárnej tepelnej rozťažnosti α o = 1, K -1 - modul pružnosti v ťahu E o =, 10 5 MPa Podľa [1] str. 58 volím: - presah puzdra e = 0,05 mm - ohrev oka: t = 150 K - Poisonova konštanta µ = 0,3 Zväčšenie presahu puzdra v dôsledku ohriatia: e = d. t α α (11) t. ( ) b 0 ( 5 5 1,0. ) e t = 0, , e t =,64.10 m = 0,064mm Brno, 008

15 strana 16 Merný tlak medzi povrchom puzdra a ojnice v ohriatom stave: e + e t p = (1) c + µ cp + µ 0 d. + E 0 E b Pomer veľkosti ojničného oka: Pomer veľkosti puzdra: 5 5,5.10 +,64.10 p = 3,3 + 0,3 5,05 + 0,3 0, ,.10 1,15.10 p = 37,08MPa c D + d = (13) D d (0,03m) c0 = (0,03m) c 0 = 3,3 c p (0,0m) (0,0m) d + d = (14) d d 0,0 cp = 0,0 c p = 5, ,018 0,018 Napätie vo vonkajšom vlákne a:.d σ a = p. D d (15) 6.0,0 σ a = 37, ,03 0,0 6 σ = 86,83.10 Pa 86,8MPa a = Napätie vo vnútornom vlákne i: D + d σ i = p. (16) D d ,03 σ i = 37, ,03 6 σ = 13, Pa i = + 0,0 0,0 13,36MPa Podľa [1] str.58: Dovolené napätie σ DOV = 150 MPa σ a, σ i < σ DOV => tlak medzi ojničným okom a puzdrom je menší ako kritická hodnota, teda ojničné oko vyhovuje Brno, 008

16 strana Namáhanie oka ojnice zotrvačnou silou Obr.9: Priebehy zaťažení a napätí v ojničnom oku [1] Obr.10: Priebeh napätí [1]: a) vo vonkajších vláknach b) vo vnútorných vláknach Polomer ťažiska priečneho prierezu: D0 + d r = (17) 4 0,03 + 0,0 r = 4 r = 0,013m Zotrvačná sila: = m.r. ω.(1 + λ ) (18) FSP p k max 0 FSP = 0,30.0, ,678.(1 + 0,931) F SP = 700,63N Hmotnosť piestnej skupiny: Experimentálne určená hodnota pomocou virtuálneho 3D modelu piestnej skupiny, m p = 0,30 kg Polomer zalomenia kľukového hriadeľa: Z r k = (19) 0,0774 r k = r k = 0,0387m = 38,7mm Brno, 008

17 strana 18 Maximálna uhlová rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa motoru: Táto rýchlosť bude dosiahnutá pri maximálnych otáčkach motora n max, ktoré sme stanovili na 6500 min -1 π. n max ω max = (0) 30 π.6500 ω max = 30 1 ω = 680,678rad. s Ojničný pomer: max r k λ 0 = (1) l λ 0, = 0,13 λ 0 = 0,931 Ohybový moment pôsobiaci v reze 0-0: M = F.r. 0, ϕ 0,097 () OS M OS SP ( z ) ( 0, ,097) = 700,63.0,013. M OS = 0,6Nm Normálová sila pôsobiaca v reze 0-0: F = F. 0,57 0,0008 ϕ (3) ( z ) ( 0,57 0,0008. ) NOS SP. F NOS = 700, F NOS = 3389,7N Uhol zakotvenia ojničného oka: Hodnota určená z technického výkresu ojnice ϕz = 110 Ohybový moment pôsobiaci v reze 1-1: MS = M OS + FNOS.r.( 1 cosϕz ) 0,5.FSP.r.( sin ϕz cosϕz ) (4) = 0, ,7.0, cos110 0,5. M S.700,63.0,013. M S = 45,Nm ( ) ( sin110 cos110 ) Normálová sila pôsobiaca v reze 1-1: F = F.cosϕ + 0,5.F. sin ϕ cosϕ (5) NS F NS NOS z SP ( z z ) ( sin110 cos ) = 3389,7.cos ,5.700, F NS = - 4,97N Brno, 008

18 strana 19 Normálové napätie na vonkajšom vlákne: 6.r h1 1 as + σ =.M S. + k1.fns. (6) h1(.r + h1) a.h1 6.0, ,004 σas =.45,. + 0,737.( 4,97). 0,004(.0,013 0,004) ,0.0,004 σ = 1130,744Pa 0,011MPa as = Normálové napätie na vnútornom vlákne: 6.r + h1 1 σ is =.M S. + k1.fns. (7) h1. (.r h1) a.h1 6.0, ,004 σis =.45,. + 0,737.( 4,97). 0,004(.0,013 0,004) 1. 0,0.0,004 σ = ,1Pa -0,4637MPa Hrúbka oka v priereze 1-1: is = D0 d h1 = (8) 0,03 0,0 h 1 = h 1 = 0,004m Konštanta vyjadrujúca podiel normálovej sily prenášanej okom ojnice vo vzťahu k prenosu ložiskovým puzdrom oka: E 0.S 0 k1 = (9) E.S + E.S 0 0 b p , k 1 = , ,00006 k 1 = 0,737 Plocha priečneho prierezu oka ojnice: D0 d S0 =.a (30) 0,03 0,0 S 0 =.0,0 S 0 = 0,000088m Brno, 008

19 strana 0 Plocha priečneho prierezu puzdra oka ojnice: d d1 Sp =.a (31) 0,0 0,018 S p =.0,0 S p = 0,00006m Namáhanie oka ojnice silou od tlaku plynov Obr.11: Namáhanie oka ojnice silou od tlaku plynov [1] Normálová sila v priereze 0-0: F = a. F (3) NOT 1 p F NOT = 0, , F NOT = 19,65N Ohybový moment v priereze 0-0: M OT = a.fp.r (33) M OT = -0, ,.0,013 Veľkosť súčiniteľov: M OT = - 0,095Nm Závislosť súčiniteľov a 1 a a na uhle zakotvenia oka v drieku ojnice φ z je v tabuľke 3. Pre φ z = 110 je: a = 0,0008 a 1 = 0,0003 Brno, 008

20 strana 1 Tabuľka 3: Závislosť veľkosti súčiniteľov a 1 a a na uhle zakotvenia oka v drieku ojnice φ z [1]: Maximálna sila od tlaku plynov: π.d Fp =. pmax (34) 4 π.0,073 Fp = F p = 4568,N Maximálny tlak plynov vo valci motoru: Podľa obr.1 pre štvordobý atmosférický zážihový motor so stredným efektívnym tlakom p e = 1,09 MPa je maximálny tlak v spaľovacej komore motora: p max = 5,87MPa = Pa Indikátorový diagram pre p e =1,09MPa 6,000 5,500 5,000 4,500 4,000 tlak [MPa] 3,500 3,000,500,000 1,500 1,000 0,500 0, Uhol natočenia kľukového hriadeľa [ ] Obr. 1: Indikátorový diagram atmosférického zážihového motora Brno, 008

21 strana Ohybový moment v priereze 1-1: M T = FP.r. a + a1. ( 1 cosϕz ). J π (35) = 4568,.0,013. M T. 0, ,0008. M T = -1,176Nm π ( 1 cos1,91).0,007 Veľkosť normálové sily v priereze 1-1: FNT = Fp. a1.cosϕz +. J (36) π F NT = 4568,. 0,0008.cos1,91 +.0, 007 π F NT = 10,8N Konštanta: Normálové napätie: Výsledné napätia cyklu: π ϕz 1 J =.sin ϕz cosϕz (37) 4 π 1,91 1 J =.sin1,91 cos1,91 4 J = 0,007 6.r + h 1 σ at =.M T. + k1.fnt. h. (.r h) (38) + a. h 6.0, ,004 σat =.(-1,176). + 0,737.10,8. 0,004. (.0,013 0,004) ,0.0,004 σ = 13,5179Pa 0,000013MPa at = σ (39) max = σas + σ a σ max = 1130, , σ = Pa 86,949MPa σ max = min = σat + σ a σ min = 13, , σ = Pa 86,8MPa min = 6 6 Brno, 008

22 strana 3 Dovolené napätie: * ε σ. ε σ σc 1 = σc. (40) K σ * 1.0,7 σ C 1 = * σ 70,9MPa C 1 = Podľa [1] str. 64: Vrubový súčiniteľ K = 1 σ Súčiniteľ veľkosti ε σ = 1 Súčiniteľ povrchu: ε σ = 0, 7 Určenie bezpečnosti oka ojnice: * σc1 n σ 1 = (41) σmax 193,5 n σ 1 = 86,949 n σ 1 = 3,14 4. Pevnostná kontrola drieku ojnice Obr. 13: Driek ojnice tvaru I Brno, 008

23 strana 4 Obr.14: Prierezy, v ktorých sú vykonávané kontroly Rozmery drieku ojnice v reze III-III: B = 0,014 m b = 0,003 m H = 0,0 m h = 0,01 m Obr. 15: Rozmery prierezu III-III Súčiniteľ štíhlosti: l ξ = (4) i 0,13 ξ = 0,003 ξ = 17, Polomer zotrvačnosti stredného prierezu III-III drieku ojnice: Imin i = (43) S i = str -9 8, , i = 0,0076m Brno, 008

24 strana 5 Minimálna hodnota osového kvadratického momentu stredného prierezu drieku ojnice: 3 3 B.H b.h Imin = (44) ,014.0,0 0,003.0,01 Imin = I = 8, m min Plocha stredného prierezu III-III drieku ojnice: Experimentálne určená hodnota pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: S str = 0,000151m 4..1 Minimálny prierez drieku ojnice II-II Obr. 16: Tvar prierezu II-II Maximálna sila namáhajúca prierez II-II na ťah: F = m + m. ω.r. + λ (45) ( ) ( ) SP p 0 max k 1 F ( 0,30 + 0,073 ).680,678.0,0387.( 1 0,931) SP = + F SP = 8695,3N Hmotnosť časti ojnice nad prierezom II-II: Experimentálne určená hodnota pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: m 0 = 0,073kg Maximálna sila namáhajúca prierez II-II na tlak: F = F F (46) P P SP F P = 4568, 8695,3 F P = 1587,89N 0 Brno, 008

25 strana 6 Tlakové napätie: Ťahové napätie: F P σ t = (47) Smin 1587,89 σ t = 0,00015 σ = Pa 105,8MPa t = F SP σ = (48) Smin 8695,3 σ = 0,00015 σ = Pa = 57,97MPa Plocha prierezu II-II: Experimentálne určená hodnota pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: S min = 0,000150m Maximálne napätie v priereze II-II: σ = (49) max σ t σ max = 105,8MPa Minimálne napätie v priereze II-II: σ min = σ (50) σ min = 57,97MPa Dovolené napätie: * ε σ. ε σ σ = σ C C. (51) K σ * 1.0,6 σ C = σ * 3,MPa C = Podľa [1] str. 67: Vrubový súčiniteľ K = 1 σ Súčiniteľ veľkosti ε σ = 1 Súčiniteľ povrchu: ε σ = 0, 6 Určenie tlakovej bezpečnosti oka ojnice: * σc n σ = (5) σmax 3, n σ = 105,8 n σ =,1 Brno, 008

26 strana 7 Určenie ťahovej bezpečnosti oka ojnice: * σc n σ 3 = σmin (53) 3, n σ 3 = 57,97 n σ 3 = 4, Prierez drieku ojnice III-III Obr. 17: Tvar prierezu III-III Maximálna sila namáhajúca prierez III-III na ťah: F = m + m. ω.r. + λ (54) ( ) ( ) SP p 0 max k 1 F ( 0,30 + 0,14 ).680,678.0,0387.( 1 0,931) SP = + F SP = 9877,88N Hmotnosť časti ojnice nad prierezom III-III: Experimentálne určená hodnota pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: m 0 = 0,14kg Maximálna sila namáhajúca prierez III-III na tlak: F = F F (55) P P SP F P = 4568, 9877,88 F P = 14690,33N Maximálne napätie v tlaku s ohľadom na vzper: FP σ tl = K. (56) Sstr 14690,33 σ tl = 1,1. 0, σ = Pa 109,5MPa tl = 0 Brno, 008

27 strana 8 Súčiniteľ vzperu: Podľa [1] str. 67 je veľkosť súčiniteľa vzperu: K = 1,1 Ohyb v rovine kľukového ústrojenstva: FP σe.l σ tl = +. F P (57) S π.e.i σ σ tl str 0 X ( 0,13) 14690, = , π.,.10.7,6.10 = Pa 103,73MPa tl = ,33 Napätie na medzi pružnosti materiálu ojnice: σ = 0,6. (58) e R e σ e = 0,6.650 σ = 400MPa Pa e = Osový kvadratický moment prierezu III-III k osi x: 3 3 ( B.H ) ((B b).h ) IX = (59) ( 0,014.0,0 ) ((0,014 0,003).0,01 ) IX = I = 7,6.10 m X Ohyb v rovine kolmej na rovinu kľukového ústrojenstva: FP σe.l1 σ t = +. F P (60) S π.e.4.i σ σ t str 0 Y ( 0,089) 14690, = , π., , = Pa 100,54MPa t = ,33 Osový kvadratický moment prierezu III-III k osi y: 3 3 ( H h).b ) + ( h.b ) IY = (61) ( 0,0 0,01 ).0,014 ) + ( 0,01.0,003 ) IY = I = 1, m Dĺžka drieku ojnice: Y DH DD l1 = l (6) 0,03 0,056 l 1 = 0,13 l 1 = 0,089m Brno, 008

28 strana 9 Veľkosť tlakového napätia v krajných vláknach priečneho prierezu III-III: FP σ tlx = K x. (63) Sstr σ 14690,33 tlx = 1,063. 0, σ = Pa 103,73MPa Výpočtové konštanty: Dovolené napätie: tlx = FP σ tly = K y. (64) Sstr σ 14690,33 tly = 1,067. 0, σ = ,3Pa 104,15MPa tly = l K x = 1+ C.. Sstr (65) I 0,13 K x = 1+ 0, ,61.10 K x = 1,063 x y -9.0, l K y = 1+ C.. Sstr (66) 4.I 0,13 K y = 1+ 0, , K y = 1, , σe C = (67) π.e C = π., C = 0,00018 σ σ * C3 = * C 3 = σ C 387MPa Určenie bezpečnosti drieku ojnice v priereze III-III: * σc3 n σ 4 = (68) σ tlx 387 n σ 4 = 103,73 n σ 4 = 3,73 Brno, 008

29 strana 30 * C3 σ n σ 5 = (69) σ n 5 = σ tly ,15 n 5 = 3,71 σ 4.3 Pevnostná kontrola hlavy ojnice Obr. 18:Hlava ojnice Brno, 008

30 strana 31 Obr.19: Zaťaženie hlavy ojnice [1] Prierez A-A hlavy ojnice Polomer prúta: Obr. 0: Tvar prierezu A-A c r = (70) 0,06 r = r = 0,03m Rozteč ojničných skrutiek: Z navrhnutého modelu ojnice hodnota: c = 0,06m Brno, 008

31 strana 3 Zotrvačná sila namáhajúca prierez A-A veka ojnice: F = m + m. ω.r. 1+ λ + m m. ω. r (71) S ( P OP ) max k ( 0 ) ( or vo ) max k FS = ( 0,30 + 0,15 )(. 680,67).0,0387..( 1+ 0,93) + ( 0,66 0,11 )(. 680,67). 0,0387 F S = 1317,07N Hmotnosť časti posuvných hmôt ojnice: Je to hmotnosť hornej časti ojnice veľkosti /3 dĺžky ojnice. Táto hodnota je experimentálne určená pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: m OP = Hmotnosť časti rotujúcich hmôt ojnice: 0,15kg Je to hmotnosť spodnej časti ojnice veľkosti 1/3 dĺžky ojnice. Táto hodnota je experimentálne určená pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: m or = 0,66kg Hmotnosť veka ojnice: Experimentálne určená pomocou virtuálneho 3D modelu ojnice: m vo = 0,11kg Vnútorné väzbové účinky: F = F. 0,5 0,003 ϕ (7) ( ) z ( 0,5 0,003 ). na S. F na = 1317, F na = 5001,41N M ( 0, ,00083) ϕz ( 0,017 0,00083 ). = (73) A FS.r.. M A = 1317,07.0, M A = 0,36Nm Uhol zakotvenia hlavy ojnice v drieku: Hodnota určená z technického výkresu ojnice: ϕ z = 47 = 0,803rad Maximálne napätie v priereze A-A: Je to ťahové napätie a nachádza sa v krajnom vlákne M F σ n A = + (74) W S 0,0 3843,47 σ A = , ,73.10 σ = Pa 78,47MPa A = Moment zachytený prierezom veka: J M = M A. J + J (75) P,18.10 M = 0,36. -9, , M = 0,0Nm Brno, 008

32 strana 33 Osový kvadratický moment prierezu veka k neutrálnej osi prierezu A-A: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: 9 4 J =, m Osový kvadratický moment prierezu panvy k neutrálnej osi prierezu A-A: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: 11 4 J P = 1, m Normálová sila prenášaná prierezom veka: FnA Fn = (76) SP 1+ S 5001,41 Fn = 0, ,73.10 F n = 3843,47N Plocha priečneho prierezu veka v reze A-A: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: S = 1, m Plocha priečneho prierezu panvy v reze A-A: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: S P = 0,00005m Modul odporu v ohybe priečneho prierezu veka: J W = (77) e -9, W = 0,00607 W = 3, m 3 Poloha ťažiska prierezu A-A od spodnej hrany: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: e = 0,00607m Dovolené napätie: * ε σ. ε σ σc 4 = σc. (78) K σ * 0,8.0,75 σ C 4 = * σ 3,MPa C 4 = Podľa [1] str. 7: Vrubový súčiniteľ K = 1 Súčiniteľ veľkosti ε σ = 0, 8 Súčiniteľ povrchu: ε = 0, 75 σ σ Brno, 008

33 strana 34 Určenie tlakovej bezpečnosti oka ojnice: * σc4 n σ 6 = (79) σa 3, n σ 6 = 78,47 n σ 6 =, Prierez B-B hlavy ojnice Obr. 1: Tvar prierezu B-B Brno, 008

34 strana 35 Obr. : prútový model pre výpočet zaťaženia v nebezpečnom priereze B-B [1] Pôsobiaca osamelá sila: Výslednica silového účinku: Ohybový moment: Momentové rameno: FS FSS = (80).cos ,07 F SS =.cos 30 F SS = 7578,9N ( F.cos 30 ) + [ F ( F.sin )] F = (81) Q1 SS n SS 30 ( 7578,9.cos 30 ) + [ 3843,47 ( 7578,9.sin )] F Q1 = 30 F Q 1 = 6563,76N M = (8) 1 FQ1. s1 M 1 = 6563,76.0,001 M 1 = 13,78Nm Hodnota určená grafickou metódou pomocou počítačového kresliaceho programu: s 1 = 0,001m Brno, 008

35 strana 36 Pôsobiace sily: Rozkladom sily F Q1 grafickou metódou pomocou počítačového kresliaceho programu sme dostali normálovú a tangenciálnu zložku: 4913,6N F t 1 = F n1 = 4351,93N Normálové napätie vyvolané silou F n1 : Fn1 σ n1 = (83) SB 4351,93 σ n1 = -4 1,86.10 σ = Pa 3,36MPa n 1 = Veľkosť priečneho prierezu B-B telesa ojnice: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: 4 SB = 1,86.10 m Normálové napätie vyvolané momentom M a M 1 : M + M1 σ 01 = (84) WB 0,0 + 13,78 σ 01 = -7 4, σ = Pa 75,95MPa 01 = Modul odporu v ohybe priečneho prierezu hlavy ojnice B-B k osi prechádzajúcej ťažiskom prierezu T: Hodnota určená z virtuálneho 3D modelu ojnice: 7 3 WB = 4, m Tangenciálne napätie vyvolané silou F t1 : Ft1 τ t1 = (85) SB 4913,6 τ t1 = -4 1,86.10 τ = Pa 6,37MPa t 1 = Brno, 008

36 strana Namáhanie prierezu B-B tlačnou silou F*p Obr. 3: Zaťaženie hlavy ojnice tlačnou silou F*p [1] Obr. 4: Prútový model pre výpočet zaťaženia nebezpečného prierezu B-B [1] Pôsobiaca osamelá sila: Tlačná sila: Doplnkový moment: Momentové rameno: Pôsobiace sily: F Q F Q F Q = * P * ( ϕz 0,43 ). FP ( 0,803 0,43 ) ,14 = 0,54. (86) = 0, ,38N F = F F (87) F * P P max S = 4568, 1317,07 F * P = 11441,14N M = (88) FQ. s M = 411,38.0,0083 M = 0,01Nm Hodnota určená grafickou metódou pomocou počítačového kresliaceho programu: s = 0,0083m Rozkladom sily F Q grafickou metódou pomocou počítačového kresliaceho programu sme dostali normálovú a tangenciálnu zložku: 1934,33N F t = F n = 54,5N Brno, 008

37 strana 38 Normálové napätie vyvolané silou F n : Fn σ n = (89) SB 54,5 σ n = -4 1,86.10 σ = Pa,91MPa n = Normálové napätie vyvolané momentom M : M σ 0 = (90) WB 0,01 σ 0 = -7 4, σ = Pa 44,7MPa 0 = Tangenciálne napätie vyvolané silou F t : Ft τ t = (91) SB 1934,33 τ t = -4 1,86.10 τ = Pa 10,38MPa t = Výsledné namáhanie prierezu B-B Namáhanie na ťah, tlak a ohyb: σ = σ + σ (9) σ max n1 01 max = 3,36 + σ max = 99,31MPa min n 75,95 σ = σ + σ (93) 0 σ min =,91+ 44,7 σ min = 47,63MPa Dovolené napätie: * ε σ. ε σ σ = σ C 5 C. (94) K σ σ * 0,88.0,85 C 5 = ,1 σ * C 5 = 63,16MPa Podľa [1] str.76: Vrubový súčiniteľ K = 1, 1 Súčiniteľ veľkosti ε σ = 0, 88 Súčiniteľ povrchu: ε = 0, 85 σ σ Brno, 008

38 strana 39 Určenie tlakovej bezpečnosti hlavy ojnice: * σc5 n σ 7 = (95) σmax 63,16 n σ 7 = 99,31 n σ 7 =,65 Určenie ťahovej bezpečnosti hlavy ojnice: * σc5 n σ 8 = (96) σmin 63,16 n σ 8 = 47,63 n σ 8 = 5,5 Namáhanie šmykom: Dovolené napätie: τ max = τ t1 (97) τ max = 6,37MPa τ min = τ t (98) τ min = 10,38MPa * ε τ. ε τ τ = τ C C. (99) K τ τ * 0,85.0,85 C = 58. 1,1 τ * C = 199,36MPa Podľa [1] str. 76: Vrubový súčiniteľ K = 1, 1 τ Súčiniteľ veľkosti ε τ = 0, 85 Súčiniteľ povrchu: ε τ = 0, 85 Určenie šmykovej bezpečnosti hlavy ojnice: * τc n τ = (100) τmax 199,36 n τ = 6,37 n τ = 7,55 Výsledná miera bezpečnosti hlavy ojnice: n σ.n τ n C = (101) n + n σ,65.7,55 n C =,65 + 7,55 n C =,51 τ Brno, 008

39 strana 40 Všetky vypočítané miery bezpečnosti vyšli podľa [1] v predpísaných toleranciách, teda pevnosť ojnice je dostatočne dimenzovaná pre zadaný výkon a parametre motora. Brno, 008

40 strana 41 Záver Cieľom mojej práce bolo na základe empirických vzťahov navrhnúť základné rozmery piestového štvordobého štvorvalcového spaľovacieho motora s atmosférickým satím, určiť základné rozmery kľukového mechanizmu motora a ojnice. Východiskovými parametrami boli menovitý výkon motora dosahovaný pri menovitých otáčkach a objem agregátu. Za vzor som si nebral žiaden konkrétny automobil ani motor, pretože sa mi zdá zbytočné konštruovať súčiastku, ktorá je už navrhnutá a v prevádzke pracuje bez problémov. Konštrukčné riešenie mnou navrhnutej ojnice je jednoduché, tvar súčiastky sa nelíši od bežne používaných ojníc pre sériovú výrobu automobilov. Je to hlavne kvôli ekonomickosti a výrobnej jednoduchosti. Popri tom je ojnica dostatočne dimenzovaná pre vysokú životnosť a bezporuchovú prevádzku. Ojnica bude vyrábaná zápustkovým kovaním ocele a následným obrobením tolerovaných rozmerov. Práca sa dá rozdeliť na dve časti. Prvá časť rozoberá problematiku ojníc pre štvordobé motory a oboznamuje nás o funkcií, typoch, konštrukčných variantoch a použití. V druhej časti je kompletný výpočet základných rozmerov kľukového mechanizmu, hlavných rozmerov ojnice a nakoniec pevnostná kontrola častí ojnice, ktorá bola obsahovo najrozsiahlejšia. Ojničné oko pre piestny čap bolo kontrolované z hľadiska namáhania vyvolávajúceho presah nalisovaného ložiskového puzdra a teplotných dilatácií (Obr. 8). Ďalej je namáhané zotrvačnou silou posuvných hmôt piestnej skupiny ( priebeh napätí je na obr.9), ktorej maximálna hodnota je dosahovaná pri dobehu piesta do hornej úvrati medzi výfukovým a sacím zdvihom, a silou od tlaku plynov pôsobiacich na dno piesta (Obr. 11). Kritickým miestom sa tu stáva ukotvenie oka v drieku. Napriek hladkému prechodu pomocou rádiusov má povrch horšiu kvalitu po zápustkovom kovaní, ktorá sa zohľadňuje súčiniteľom stavu povrchu pri výpočte maximálneho napätia (vzorec 40). Miera bezpečnosti n σ1 má hodnotu 3,14 a podľa [1] str. 64 spadá do intervalu <,5 až 5>, teda oko ojnice pevnostne vyhovuje. Driek ojnice bol kontrolovaný v miestach. Podľa (Obr. 14) v priereze II-II, ktorý má najmenšiu plochu a III-III, ktorý je v strede ojnice. Namáhaný je ťahom zotrvačnou silou posuvných hmôt piestnej skupiny a ojnice a tlakom od tlakov plynu nad piestom. V oboch prierezoch sa vykonáva ešte výpočet únavového namáhania a kontrola na vzper. Vo všetkých prípadoch hodnota bezpečnosti (minimálna hodnota n σ =,1) neprekročila stanovený interval podľa [1] str. 67 a 69. Na záver- kontrola hlavy ojnice, ktorá bola vypočítaná v kritických prierezoch A-A a B-B podľa Obr. 19. Prierez veka A-A je namáhaný na ohyb a ťah pôsobením zotrvačnej sily F S. V priereze B-B pôsobia zotrvačná sila F S a sila F * P od tlaku plynov a zotrvačných síl pôsobiacich v osi drieku ojnice. Riešenie bolo sčasti grafickým spôsobom podľa Obr. a 4. Výsledné namáhanie hlavy ojnice je kombinované na ťah, ohyb a šmyk a konečná bezpečnosť zohľadňuje koncentráciu napätí pri okraji dosadacej plochy a otvorov pre ojničné skrutky súčiniteľmi tvaru, veľkosti a vrubu. Hodnota n C =,51 vychádza tesne nad minimálnou prípustnou hodnotou, čo je dobré z hľadiska nízkych zotrvačných hmôt ale zlé pre malé plochy v kritických prierezoch. Toto by sa dalo vylepšiť napríklad vyleštením povrchu ojnice, čím by sa dosiahla vyššia únavová bezpečnosť a tým nižšie riziko poškodenia. Podľa výpočtov navrhnutá koncepcia vyhovuje všetkým predpísaným podmienkam. Pre získanie potrebných hodnôt bol vypracovaný 3D model pomocou počítačového programu CATIA. Na záver bol vyhotovený technický výkres navrhnutej súčiastky. Brno, 008

41 strana 4 Použitá literatúra [1] Rauscher, J.: Ročníkový projekt (studijní opory). Brno, Učební texty vysokých škol [] Rauscher, J.: Spalovací motory (studijní opory). Brno, Učební texty vysokých škol [3] Ústav konstruování: Prevodove ustroji. Brno, Učební texty vysokých škol [4] Leinveber, J. a kol.: Strojnické tabulky- druhé doplněné vydání. Albra, Úvaly 005 [5] Brno, 008

42 strana 43 Zoznam použitých skratiek a symbolov a [m] šírka oka ojnice a 1, a [-] výpočtové súčinitele pre ojničné oko b [m] hrúbka rebra drieku ojnice B [m] šírka drieku ojnice c [m] rozteč ojničných skrutiek c s [m.s -1 ] stredná rýchlosť piesta c 0 [-] pomer veľkosti ojničného oka c P [-] pomer veľkosti puzdra C [-] výpočtová konštanta d [m] vnútorný priemer oka ojnice d 1 [m] vnútorný priemer puzdra oka ojnice D [m] priemer valca, vŕtanie D D1 [m] vnútorný priemer hlavy ojnice D D [m] vonkajší priemer hlavy ojnice D 0 [m] vonkajší priemer oka ojnice e [mm] presah puzdra oka ojnice e [mm] poloha ťažiska prierezu A-A od spodnej hrany E b, E 0 [MPa] modul pružnosti v ťahu F Q1 [N] výslednica silového účinku F Q [N] pôsobiaca osamelá sila F n [N] normálová sila prenášaná prierezom veka F na [N] vnútorné väzbové účinky F n1 [N] zložka pôsobiacej sily F Q1 F n [N] zložka pôsobiacej sily F Q F NOS [N] normálová sila F NOT [N] normálová sila F NS [N] normálová sila F NT [N] normálová sila F P [N] maximálna sila od tlaku plynov F P [N] sila namáhajúca prierez II-II drieku ojnice na tlak F P [N] sila namáhajúca prierez III-III drieku ojnice na tlak F * P [N] tlačná sila F S [N] zotrvačná sila namáhajúca prierez A-A veka ojnice F SS [N] osamelá sila F SP [N] zotrvačná sila F SP [N] sila namáhajúca prierez II-II drieku ojnice na ťah F SP [N] sila namáhajúca prierez III-III drieku ojnice na ťah F t1 [N] zložka pôsobiacej sily F Q1 F t [N] zložka pôsobiacej sily F Q h [m] šírka rebra drieku ojnice H [m] hrúbka drieku ojnice v reze III-III h 1 [m] hrúbka oka v priereze 1-1 H D [m] šírka hlavy ojnice i [m] polomer zotrvačnosti stredného prierezu drieku ojnice I min [m 4 ] osový kvadratický moment stredného prierezu drieku ojnice I x [m 4 ] osový kvadratický moment prierezu III-III drieku ojnice k osi x I y [m 4 ] osový kvadratický moment prierezu III-III drieku ojnice k osi y J [-] konštanta J P [m 4 ] osový kvadratický moment prierezu panvy k neutrálnej osi prierezu A-A Brno, 008

43 strana 44 J [m 4 ] osový kvadratický moment prierezu veka k neutrálnej osi prierezu A-A k [-] zdvihový pomer K [-] súčiniteľ vzperu k 1 [-] konštanta K x [-] výpočtová konštanta K y [-] výpočtová konštanta K σ, K τ [-] vrubový súčiniteľ l [m] dĺžka ojnice l 1 [m] dĺžka drieku ojnice m 0 [kg] hmotnosť časti ojnice nad prierezom II-II m 0 [kg] hmotnosť časti ojnice nad prierezom III-III m OP [kg] hmotnosť časti posuvných hmôt ojnice m or [kg] hmotnosť časti rotujúcich hmôt ojnice m P [kg] hmotnosť piestnej skupiny m vo [kg] hmotnosť veka ojnice M [Nm] moment zachytený prierezom veka M A [Nm] vnútorné väzbové účinky M OS [Nm] ohybový moment M OT [Nm] ohybový moment M S [Nm] ohybový moment M T [Nm] ohybový moment M 1 [Nm] ohybový moment M [Nm] doplnkový moment n [1/min] menovité otáčky motora n C [-] výsledná miera bezpečnosti hlavy ojnice n max [1/min] maximálne otáčky motora n σ, n τ [-] bezpečnosť p [Pa] merný tlak medzi povrchom puzdra a ojnice v ohriatom stave p e [Pa] stredný efektívny tlak P e [W] menovitý výkon motora p max [Pa] maximálny tlak plynov vo valci motoru P 1 [W.dm -3 ] objemový výkon motora r [m] polomer ťažiska priečneho prierezu r [m] polomer prúta R e [MPa] medza klzu materiálu ojnice r k [mm] rolomer zalomenia kľukového hriadeľa s 1 [m] momentové rameno s [m] momentové rameno S [m ] plocha priečneho prierezu veka ojnice v reze A-A S B [m ] veľkosť priečneho prierezu B-B telesa ojnice S min [m ] minimálna plocha prierezu drieku ojnice S 0 [m ] plocha priečneho prierezu oka ojnice: S P [m ] plocha priečneho prierezu puzdra oka ojnice S P [m ] plocha priečneho prierezu panvy v reze A-A S str [m ] plocha stredného prierezu drieku ojnice t [K] ohrev oka ojnice V [m 3 ] zdvihový objem motora V z [m 3 ] zdvihový objem valca W [m 3 ] modul odporu v ohybe priečneho prierezu veka W B [m 3 ] modul odporu v ohybe priečneho prierezu hlavy ojnice B-B Z [m] zdvih piesta Brno, 008

44 strana 45 α b, α 0 [K -1 ] súčiniteľ lineárnej tepelnej rozťažnosti ε σ, ε τ [-] súčiniteľ veľkosti ε σ, [-] súčiniteľ povrchu ε τ λ 0 [-] ojničný pomer µ [-] Poissonova konštanta ξ [-] súčiniteľ štíhlosti σ [Pa] ťahové napätie σ A [Pa] napätie v priereze A-A hlavy ojnice σ a [Pa] napätie vo vonkajšom vlákne a σ as [Pa] normálové napätie na vonkajšom vlákne σ at [Pa] normálové napätie σ i [Pa] napätie vo vnútornom vlákne i σ is [Pa] normálové napätie na vnútornom vlákne σ C [MPa] medza únavy materiálu ojnice v ťahu a tlaku σ DOV [MPa] dovolené napätie σ e [MPa] napätie na medzi pružnosti materiálu ojnice σ max [Pa] maximálne napätie cyklu σ min [Pa] minimálne napätie cyklu σ n1 [Pa] normálové napätie vyvolané silou F n1 σ n [Pa] normálové napätie vyvolané silou F n σ OC [MPa] medza únavy materiálu ojnice v ohybe σ t [Pa] tlakové napätie σ t1 [Pa] napätie v tlaku s ohľadom na vzper σ t1 [Pa] ohyb ojnice v rovine kľukového ústrojenstva σ t [Pa] ohyb ojnice v rovine kolmej na rovinu kľukového ústrojenstva σ t1x [Pa] veľkosť tlakového napätia v krajných vláknach priečneho prierezu III-III drieku ojnice σ t1y [Pa] veľkosť tlakového napätia v krajných vláknach priečneho prierezu III-III drieku ojnice σ 01 [Pa] normálové napätie vyvolané momentom M a M 1 σ 0 [Pa] normálové napätie vyvolané momentom M τ [-] taktnosť motora τ C [MPa] medza únavy materiálu ojnice v šmyku τ max [Pa] maximálne šmykové napätie τ min [Pa] minimálne šmykové napätie τ t1 [Pa] tangenciálne napätie vyvolané silou F t1 τ t [Pa] tangenciálne napätie vyvolané silou F t φ Z [, rad] uhol zakotvenia ojničného oka v drieku φ Z [, rad] uhol zakotvenia hlavy ojnice v drieku ω max [rad.s -1 ] maximálna uhlová rýchlosť otáčania kľukového hriadeľa Zoznam príloh Brno, 008

45 strana 46-3D obrázky modelu ojnice Príloha Brno, 008

46 strana 47 Obr. 5 Obr. 6 Obr. 8 Obr. 7 Brno, 008

47 strana 48 Obr. 9 Obr. 30 Brno, 008