ДОСЛІДЖЕННЯ ВПЛИВУ КУТА МІЖ КРИВОШИПАМИ НА ЗАПАС МІЦНОСТІ НЕПОВНООПОРНОГО КОЛІНЧАСТОГО ВАЛУ 2-ЦИЛІНДРОВОГО ОПОЗИТНОГО ДВИГУНА
DOI:
https://doi.org/10.15588/1607-6885-2025-1-8Ключові слова:
чотиритактний двигун внутрішнього згорання, запас міцності, момент, колінчастий вал, корінна шийка, шатунна шийка.Анотація
Мета роботи. Метою дослідження є зменшити навантаження, що діють на елементи неповноопорного колінчастого валу двоциліндрового опозитного двигуна внутрішнього згорання за рахунок вибору оптимального значення кута між кривошипами. Це дасть можливість підвищити запас надійності колінчастого валу.
Методи дослідження. В роботі використовуються теоретичні (перехід від конкретного до абстрактного), емпіричні (спостереження, вимірювання, порівняння) та комплексні (абстрагування, моделювання, аналіз і синтез) методи досліджень. Для виконання дослідження використовувалась комп’ютерна програма Engine Calculation, пакет програм Microsoft Office. Об’єкт дослідження – чотиритактний двоциліндровий опозитний бензиновий мотоциклетний двигун МТ-10-36. Предмет дослідження – вплив кута між кривошипами γк неповноопорного колінчастого валу на запас міцності двоциліндрового опозитного двигуна.
Отримані результати. Вирішено актуальне питання підвищення надійності двоциліндрового бензинового ДВЗ з різним кутом між кривошипами колінчастого валу γк . Розраховані сили, що діють на шатунні та корінні шийки колінчастого валу базового двигуна МТ-10-36 та двигунів зі зміненим кутом γк (всього 5 варіантів). Розраховано моменти, які набігають на всі корінні та шатунні шийки колінчастого валу, для двигунів з різним кутом γк. Розраховані чисельні значення запасів міцності елементів колінчастого валу дозволяють стверджувати, що двигуни з кутами γк = 210 град., γк = 240 град. або γк = 270 град. мають покращені показники надійності (у порівнянні з базовим двигуном).
Наукова новизна. Відому методику розрахунку сил, що діють на корінні шийки ДВЗ, модифіковано для двоциліндрових опозитних двигунів, які не мають проміжної (середньої) корінної шийки; вперше отримано діаграми навантаження на корінні шийки для двоциліндрового опозитного неповноопорного ДВЗ з кривошипами, що зміщені на γк = 210 град., γк = 240 град., γк = 270 град.; вперше отримано графіки моментів, які набігають на шатунні та корінні шийки для двоциліндрового опозитного неповноопорного двигуна МТ-10-36 з кривошипами, що зміщені на γк = 210 град., γк = 240 град., γк = 270 град.
Практична цінність. Методика визначення впливу кута між кривошипами неповноопорного колінчастого валу двоциліндрового ДВЗ на запас міцності колінчастого валу ДВЗ може бути використана при проектуванні нових двоциліндрових опозитних та V-подібних ДВЗ різного призначення.
Посилання
Abramchuk, F.I., Ryazantsev, M.K., Shekhovtsov, A.F. (2004). Dviguni vnutrishnogo zgoryannya: Seriya pidruchnikiv u 6 tomah. T. 6. Nadijnist DVZ [Internal combustion engines: A series of textbooks in 6 volumes. Vol. 6. Reliability of internal combustion engines] / Edited by A.P. Marchenko, A.F. Shekhovtsov. – Kharkiv (Ukraine) : Publishing center of NTU “KhPI”, 2004, 421 [in Ukrainian].
Gunarajah, J., Abu Bakar, S. A., Mazali, I. I. (2024). Fatigue Life and Stress Analysis of a Single Cylinder Four Stroke Crankshaft // International Journal of Automotive and Mechanical Engineering. – 21(3), 11695-11711. DOI: 10.15282/ijame.21.3.2024.19.0902 [in English].
Kurbet, S. N., Kuppast, V. V., Talikoti, B. (2020). Material testing and evaluation of crankshafts for structural analysis // Materials Today Proceedings. –34(2). DOI: 10.1016/j.matpr.2020.03.112 [in English].
Marchenko, A.P., Ryazantsev, M.K., Shekhovtsov, A.F. (2004). Dviguni vnutrishnogo zgoryannya: Seriya pidruchnikiv u 6 tomah. T. 1. Rozrobka konstrukcij forsovanih dviguniv nazemnih transportnih mashin [Internal combustion engines: A series of textbooks in 6 volumes. Vol. 1. Development of designs of forced engines of ground transport vehicles] / – Edited by A.P. Marchenko, A.F. Shekhovtsov. – Kharkiv (Ukraine) : Prapor, 2004, 384 [in Ukrainian].
Abramchuk, F. І., Gutarevich Ju. F., Dolganov, K. E. (2006). Avtomobіl'nі dviguni [Automobile engines]. – Kyiv (Ukraine): Arіstej, 476 [in Ukrainian].
Li, W., Yan, Q., Xue, J. (2015). Analysis of a crankshaft fatigue failure // Engineering Failure Analysis. – Vol. 55, P. 139–147. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2015.05.013 [in English].
Nazha, H.M., Adrah, M., Osman, T., Shash, M. (2024). Modeling and Simulation of Material Type Effects on the Mechanical Behavior of Crankshafts in Internal Combustion Engines // Modelling. – № 5(4), 1550–1567. DOI: 10.3390/modelling5040081 [in English].
Fonte, M., Anes, V., Duarte, P., Reis, L., Freitas, M. (2015). Crankshaft failure analysis of a boxer diesel motor // Engineering Failure Analysis. – Vol. 56, 109–115. DOI: 10.1016/j.engfailanal.2015.03.014 [in English].
Slyn'ko, G.I., Sukhonos, R.F., Kushnir, O.D. (2022). Vrivnovazhennya 2-cilindrovih DVZ z riznim roztashuvannyam cilindriv [Balancing of 2-cylinder internal combustion engines with different cylinder arrangements]. Scientific and Practical Conference Tizhden nauki-2022 – Week of Science-2022, 127–128. Zaporizhzhya : National University Zaporizhia Polytechnic [in Ukrainian].
Mazin, V.O. (2016). Metodichni vkazivki shodo vikonannya kursovogo proektu “Krivoshipno-shatunnij mehanizm” z disciplini “Konstruyuvannya i rozrahunok DVZ” dlya studentiv specialnosti 8.05050304 “Dviguni vnutrishnogo zgorannya» usih form navchannya [Methodological instructions for course project “Crank-Connecting Rod Mechanism” of the discipline “Design and Calculation of Internal Combustion Engines” for students of the specialty 8.05050304 “Internal Combustion Engines” of all forms of study] / V.O. Mazin. – Zaporizhzhia (Ukraine): ZNTU, 2016, 36 [in Ukrainian].
Shapko, V.F. (2016). Osnovi teoriyi ta dinamiki avtomobilnih dviguniv : pidruchnik [Fundamentals of the theory and dynamics of automobile engines: textbook] / V.F. Shapko, S.V. Shapko. – Kharkiv (Ukraine) : Tochka, 232 [in Ukrainian].
Calculations for Internal Combustion Engine Crankshafts. Classification Notes. (2020). / Indian Register of Shipping, 72 [in English].
Kushnir, O.D. (2022). Doslidzhennya vplivu kuta mizh krivoshipami na zapas micnosti nepovnoopornogo kolinchastogo valu 2-cilindrovogo opozitnogo DVZ [Research on the influence of the angle between the cranks on the safety margin of a partially supported crankshaft of a 2-cylinder opposed internal combustion engine] : Master's thesis / Zaporizhzhia (Ukraine): National University Zaporizhzhia Polytechnic, 90 Retrieved from https://eir.zp.edu.ua/items/fe381ee1-4d19-462c-83ef-128e8106b6ef
Motorcycle “Dnepr” МТ10-36. Operating Instructions (1980). / Мoscow : Autoexport, 95 [in English].
Motorcycle Dnepr-11 Model КМЗ-8.155 KMZ-8.155-1 КМЗ-8.155.6. Operation manual KMZ-8.155 REA (1992). / Мoscow : Autoexport, 108 [in English].
Slyn’ko, G.І., Sukhonos, R.F., Slinko, V.V. (2024). Teplovij і dinamіchnij rozrahunok DVZ : navchal'nij posіbnik z kursovogo proektuvannja [Thermal and dynamic calculation of internal combustion engine: manual for course project]. – Zaporіzhzhia (Ukraine): National University Zaporіzhzhia Polytechnіc, 130 [in Ukrainian].
Poda, V.B. (2007). Dinamichnij rozrahunok i zrivnovazhennya porshnevih dviguniv vnutrishnogo zgoryannya: navchalnyi posibnik [Dynamic calculation and balancing of piston internal combustion engines: textbook]. – Kharkiv (Ukraine) : National Aerospace University “KhAI”, 105 [in Ukrainian].
##submission.downloads##
Опубліковано
Версії
- 2025-03-31 (3)
- 2025-03-31 (2)
- 2025-03-26 (1)
Номер
Розділ
Ліцензія
Положення про авторські права Creative Commons
Автори, які публікуються у цьому журналі, погоджуються з наступними умовами:
Автори залишають за собою право на авторство своєї роботи та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons Attribution License, котра дозволяє іншим особам вільно розповсюджувати опубліковану роботу з обов'язковим посиланням на авторів оригінальної роботи та першу публікацію роботи у цьому журналі.
Автори мають право укладати самостійні додаткові угоди щодо неексклюзивного розповсюдження роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом (наприклад, розміщувати роботу в електронному сховищі установи або публікувати у складі монографії), за умови збереження посилання на першу публікацію роботи у цьому журналі.
Політика журналу дозволяє і заохочує розміщення авторами в мережі Інтернет (наприклад, у сховищах установ або на особистих веб-сайтах) рукопису роботи, як до подання цього рукопису до редакції, так і під час його редакційного опрацювання, оскільки це сприяє виникненню продуктивної наукової дискусії та позитивно позначається на оперативності та динаміці цитування опублікованої роботи.
