Расчет поршневого кольца

6.2 Расчет поршневого кольца

Поршневые кольца работают в условиях высоких температур и значительных переменных нагрузок, выполняя три основные функции:

– герметизации надпоршневого пространства в целях максимально возможного использования тепловой энергии топлива;

– отвода избыточной доли теплоты от поршня в стенки цилиндра;

– "управление маслом", т.е. рационального распределения масляного слоя по зеркалу цилиндра и ограничения попадания масла в камеру сгорания.

Материал кольца – серый чугун. Е=1.2·10⁵ МПа.

Среднее давление кольца на стенку цилиндра:

(6.21)

 МПа

где мм.

Давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности при каплевидной форме эпюры давления:

, [МПа]  (6.22)

Результаты расчета р, а также μ_к для различных углов ψ приведены ниже:

По этим данным построена каплевидная эпюра давлений кольца на стенку цилиндра (рис. 5.2).

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:

 МПа  (6.23)

Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:

МПа (6.24)

Монтажный зазор в замке поршневого кольца:

(6.25)

мм

где  мм – минимально допустимый зазор в замке кольца во время работы двигателя;

 a_к =11·10^-6 1/К – коэффициент линейного расширения материала кольца;

 a_ц =11·10^-6 1/К – коэффициент линейного расширения материала гильзы;

 Т_к=493 К – температура кольца в рабочем состоянии;

 Т_ц =383 К – температура стенок цилиндра;

 Т_о= 293 К – начальная температура.

6.3 Расчет поршневого пальца

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляются требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные стали

Для расчета принимаем следующие данные:

наружный диаметр пальца d_n=25 мм,

внутренний диаметр пальца d_b=16 мм,

длину пальца l_n=80 мм,

длину втулки шатуна l_ш=40 мм,

расстояние между торцами бобышек b=44 мм.

Материал поршневого пальца – сталь 15Х, Е=2·10⁵ МПа.

Палец плавающего типа.

Расчет поршневого пальца включает определение удельных давлений пальца на втулку верхней головки шатуна и на бобышки, а также напряжений от изгиба, среза и овализации.

Максимальные напряжения возникают в пальцах дизелей при работе на номинальном режиме.

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

– газовая

МН (6.26)

где р_zmax=р_z=6.356 МПа – максимальное давление газов на номинальном

режиме;

 мм² – площадь поршня;

– инерционная

МН (6.27)

где рад/с

– расчетная

МН  (6.28)

где k =0.82 – коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца.

Удельное давление (МПа) пальца на втулку поршневой головки шатуна

МПа  (6.29)

где  м – наружный диаметр пальца;

  м – длина опорной поверхности пальца в головки шатуна.

 МПа (6.30)

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца:

 (6.31)

 МПа

где a=d_в/d_п=0.64 – отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.

Для автомобильных и тракторных двигателей [ s_из ] = 100 ¸ 250 МПа.

Касательные напряжения среза пальца в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

(6.32)

Мпа

Для автомобильных и тракторных двигателей [t] = 60 ¸ 250 МПа.

Максимальная овализация пальца (наибольшее увеличение горизонтального диаметра ∆ d_nmax, мм) наблюдается в его средней, наиболее напряженной части:

(6.33)

мм

где Е = 2·10⁵ МПа – модуль упругости материала пальца.

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

- в горизонтальной плоскости (точки 1, ψ=0º):

(6.34)

 МПа

-в вертикальной плоскости (точки 3, ψ=90º):

(6.35)

МПа

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

- в горизонтальной плоскости (точки 2, ψ=0º):

(6.36)

МПа;

-в вертикальной плоскости (точки 4, ψ=90º):

(6.37)

 МПа.

Похожие работы

Автомастерская

Скачать

37576

6

2

... 1 30 Однопостовой сварочный трансформатор ТС- 300 20кв*А 110…385А 1 600*324* *1020 32 Инструмент автомеханика И- 132 4 Проанализировав всё оборудование находящееся в автомастерской для выполнения тех технологических операций которые выполняются при ремонте можно обходится и этим технологическим оборудованием, производительность его вполне хватает ...

Совершенствование системы качества автомобильного завода

Скачать

59179

1

3

... процессов, направленных на достижение заданных целей, способствует повышению результативности и эффективности организации. Принцип системного подхода тесно связан с предыдущим принципом и с представлением о системе качества как о совокупности взаимосвязанных процессов. Системный подход предполагает также постоянное улучшение системы через измерение и оценку. 6. Постоянное улучшение. Постоянное ...

История ОАО ГАЗ

Скачать

106078

0

0

... и пунктуация автора сохранены). 4 Все данные получены из словаря-справочника «Горьковчане в Великой Отечественной войне», Волго-Вятское книжное издательство, © 1990 Аннотация История ОАО”ГАЗ” - одна из самых интересных страниц в истории нашей страны. В своей работе я пытался дать представление о становлении и развитии прославленного предприятия, рассказать о его людях, судьбы которых связаны с ...

Разработка системы утилизации снега

Скачать

132511

13

4

... снегосплавные пункты. Расчеты показывают, что при традиционных методах уборки снега дефицит производительности составляет 60 — 70 тыс. м2; в сутки. Основные параметры системы утилизации городского снега были рассчитаны ГУП "МосводоканалНИИпроект" в рамках разработки Генеральной схемы снегоудаления. принятой Правительством Москвы в 2002 г. За несколько лет эксплуатации выяснилось, что реальная ...