Поршневое кольцо

Проводится расчет компрессионного кольца. Материал кольца –серый чугун.

Среднее давление, МПа, кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:

р_ср=0,152Е·((А₀/t)/(((D/t-1)³)·(D/t))=0,15.

Рассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.

Давление кольца на стенку цилиндра р, МПа, в различных точках окружности определяется, как р= р_ср·μ_к.

Результаты расчетов приведены в табл.4.3.

Таблица 4.3.

Построение эпюры давлений кольца дизельного двигателя на стенку цилиндра

ψ,град
μк	1,05	1,05	1,14	0,9	0,45	0,67	2,85
р, Мпа	0,158	0,158	0,171	0,135	0,068	0,101	0,428

По данным табл.4.3. строится эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра, представляемая в графической части проекта.

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии σ_из1, МПа

σ_из1=2,61· р_ср(D/t-1)²=226.

Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень σ_из2, МПа

σ_из2=((4·Е)(1-0,114А₀/t))/(m(D/t-1,4)(D/t))=259,

где коэффициент, зависящий от способа надевания кольца m=1,57.

Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.

Шатун

Основные размеры шатунной группы определяются по соотношениям, представленным в табл.4.4.

Таблица 4.4.

Размеры элементов шатуна

Наружний диаметр пальца	dn, мм
Внутренний диаметр поршневой головки со втулкой	d, мм
Наружний диаметр головки	dг, мм
Минимальная радиальная толщина стенки головки	hг, мм
Радиальная толщина стенки головки	sв, мм	2,5
Длина втулки шатуна	lш, мм
Диаметр щатунной шейки	dш.ш, мм
Толщина стенки вкладыша	tв, мм	3,9
Расстояние между шатунными болтами	Сб, мм
Длина кривошипной головки	lк, мм
Размеры среднего сечения В-В шатуна
	hш min, мм
	hш, мм
	bш, мм
	tш=аш, мм

По данным табл.4.4. разрабатывается эскиз шатунной группы, представляемый в графической части проекта.

Поршневая головка

Максимальная частота вращения коленчатого вала холостого хода n_х-х.max=2310 мин^-1.

Максимальная угловая скорость вращения коленчатого вала при холстом ходе ω_х-х.max=242, рад/с.

Разрывающая сила инерции Р_jn, Н, при α=0°

Р_jn=-(m_n+m_в.г)R ω_х-х.max²(1+λ)=-22551, где масса верхней части головки шатуна m_в.г=0,36.

Площадь f_г, мм², опасного сечения верхней головки шатуна

f_г=(d_г-d_n)l_ш=1400.

Напряжение разрыва σ_р, МПа: σ_р= -Р_jn/f_г =16,1.

Из условия обеспечения достаточной жесткости поршневой головки напряжение разрыва не превышает максимальных значений (20…50) МПа.

Кривошипная головка

Максимальная величина силы инерции Р_jр, МН:

Р_jр=-R·ω_х-х.max²((m_n+m_ш.п)(1+λ)+ (m_ш.к+m_кр))·10^-6=-0,04.

Для определения напряжений изгиба крышки, МПа, находим:

-внутренний радиус кривошипной головки r₁, м, r₁=(d_ш.ш+2t_в)=0,053;

-момент инерции расчетного сечения крышки J, м⁴, J=l_к(0,5С_б- r₁)³=422·10^-9;

-момент инерции расчетного сечения вкладыша J_в, м⁴, J_в=l_к·t_в³=3·10^-9;

-суммарная площадь крышки и вкладыша в расчетном сечении F_г, м², F_г=0,5(0,5С_б- d_ш.ш) l_к=0,0012;

-момент сопротивления расчетного сечения крышки без учета ребер жесткости W_из, м³, W_из=(l_к(0,5С_б- r₁)²)/6=3,43·10^-6.

Напряжение изгиба σ_из, МПа

σ_из= Р_jр((0,023С_б)/((1+ J_в/ J) W_из)+0,4/ F_г)=52,69.

Напряжения изгиба не превышают допускаемые значения для крышки кривошипной головки шатуна, которые составляют (100…300) МПа.

Стержень шатуна

Сила, сжимающая шатун Р_сж, МН, по результатам динамического расчета:

Р_сж=Р_г(370°)+Р_j(370°)=0,176350.

Сила, растягивающая шатун Р_р, МН, по результатам динамического расчета: Р_р=Р_г(0°)+Р_j(0°)=-0,022692.

Площадь среднего сечения шатуна F_ср, м²:

F_ср=h_ш·b_ш-(b_ш-a_ш)(h_ш-2t_ш)=0,00052.

Минимальное напряжение изгиба σ_min, МПа, возникающее в сечении В-В от растягивающей силы,

σ_min= Р_р/ F_ср=43.

От сжимающей силы в сечении В-В возникают максимальные напряжения сжатия и продольного изгиба:

-в плоскости качания шатуна у_{max x}=(К_х·Р_сж)/ F_ср=355, где коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна; коэффициент зависящий от размеров и материала шатуна К_х=1,08;

-в плоскости, перпендикулярной качания шатуна у_{max у}=(К_у·Р_сж)/ F_ср=343, где коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной качания шатуна К_у=1,015.

Напряжения у_{max x} и у_{max у} не превышают допускаемые значения, которые составляют для легированных сталей (200…350) МПа.

5. Расчет смазочной системы

---

Дата добавления: 2015-12-01