4 Расчет поршневой группы

Наиболее напряженным элементом поршневой группы является поршень, воспринимающий высокие газовые, инерционные и тепловые нагрузки. Его основными функциями является уплотнение внутрицилиндрового пространства и передача газовых сил давления с наименьшими потерями кривошипно-шатунному механизму. Поршень представляет собой достаточно сложную деталь, как в отношении самой конструкции, так и в отношении технологии и подбора материала при его изготовлении.

Его рассчитывают на прочность без учета переменных нагрузок, которые возникают в цилиндре от давления в период работы двигателя. Учитывают только нагрузки от максимального давления газов в цилиндре. Расчетными элементами являются: днище, стенки головки, верхняя кольцевая перемычка, опорная поверхность, юбка.

Высота верхней части поршня над поршневым пальцем определяется количеством, геометрическими размерами, расположением компрессионных и маслосъемных колец и прочностью перемычек между ними.

4.1 Расчет поршня

Основные данные для расчетов:

диаметр поршня:

ход поршня:

максимальное давление сгорания:

площадь поршня:

масса поршневой группы:

наибольшая удельная нормальная сила:

Максимальная частота вращения на холостом ходу

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учетом соотношений принимаем:

высоту кольца:

высоту поршня:

высоту юбки поршня:

радиальную толщину кольца:

радиальный зазор в канавке по диаметру:

толщину стенки головки поршня:

величину верхней кольцевой перемычки:

число масляных каналов:

диаметр масляных каналов:

материал поршня – алюминиевый сплав:

материал гильзы цилиндра – серый чугун:

Напряжение сжатия в сечении х – х.

Внешний диаметр опасного сечения:

Внутренний диаметр опасного сечения:

Площадь маслоотводных отверстий:

;

Площадь опасного сечения х – х:

Максимальная сжимающая сила:

Напряжение сжатия:

допустимое значение

Напряжение разрыва в сечении х – х:

Максимальная угловая скорость холостого хода:

Масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х – х:

Максимальная разрывающая сила:

Напряжение разрыва:

допустимое значение

Напряжения в верхней кольцевой перемычке:

Среза:

Изгиба:

Сложное:

допустимое значение

Удельное давление поршня на стенку цилиндра:

допустимое значение

допустимое значение

Гарантированная подвижность поршня в цилиндре достигается за счет установки оптимальных диаметральных зазоров между цилиндром и поршнем при различных тепловых нагрузках, возникающих в процессе работы дизеля.

Диаметр головки поршня с учетом монтажных зазоров:

Диаметр юбки поршня с учетом монтажных зазоров:

Диаметральные зазоры в горячем состоянии:

;

;

.

Температуры приняты с учетом жидкостного охлаждения двигателя.