6. Расчёт основных деталей двигателя.

Маркировка поршня и шатуна

1 - группа поршня по массе;

2 - стрелка для ориентирования поршня в цилиндре;

3 - ремонтный размер;

4 - класс поршня;

5 - класс отверстия для поршневого пальца;

6 - отверстие для выхода масла;

7 - номер цилиндра

6.1 Расчёт поршня двигателя.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учётом соотношений, приведённых в таблице 50 [4] , принимаем:

• толщину днища поршня – δ = 7,5мм;

• высоту поршня Н = 88мм;

• высоту юбки поршня h_ю = 58мм;

• радиальную толщину кольца t = 3,5мм;

• радиальный зазор кольца в канавке поршня S = 5мм;

• величину верхней кольцевой перемычки h_п = 3,5мм;

• число и диаметр масляных каналов в поршне и d_м = 1мм (рис.5 р.п.з.).

Материал поршня – алюминиевый сплав,

Материал гильзы цилиндра – чугун,

Рисунок 5. Схема поршня.

Напряжение изгиба в днище поршня

где

Днище поршня должно быть усилено рёбрами жёсткости.

Напряжение сжатия в сечении Х-Х

где

Напряжение разрыва в сечении Х-Х;

максимальная угловая скорость холостого хода

масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х-х:

максимально развивающая сила

напряжение разрыва

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

среза

изгиба

сложное

Удельное давление поршня на стенку цилиндра:

Диаметры головки и юбки поршня:

D_г = D - Δ_г = 89 - 0,623 = 88,377 мм

D_ю = D-Δ_ю = 89 - 0,178 = 88,822 мм

Где Δ_г =

Δ_ю =

Диаметральные зазоры в горячем состоянии

где Т_ц = 383 К, Т_Г = 593 К, Т_ю = 413 К - приняты с учётом водяного охлаждения двигателя.

6.2 Расчёт поршневого кольца карбюраторного двигателя.

Материал кольца серый чугун

Среднее давление кольца на стенку цилиндра

где

Давление (МПа) кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности

значения μ_к и ρ для различных углов φ приведены в таблице 10 р.п.з.

Таблица 10.

φ0	0	30	60	90	120	150	180
μк	1,05	1,05	1,14	0,90	0,45	0,67	2,85
Р, МПа	0,223	0,223	0,242	0,191	0,0955	0,142	0,604

По этим данным построена эпюра давлений кольца на стенку цилиндра (рис.6 р.п.з.)

Рисунок 6. Эпюра давлений компрессионного кольца.

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии

Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень

Монтажный зазор в замке поршневого кольца

где Т_ц = 383К Т_к = 493К Т₀ = 293К

6.3 Расчёт поршневого пальца.

Примем действительное максимальное давление сгорания

при n_м = 3200 мин^-1 (из расчёта скоростной характеристики).

• наружный диаметр пальца d_n = 22 мм;

• внутренний диаметр пальца d_в = 15 мм;

• длина пальца l_п = 78 мм;

• длина втулки шатуна l_ш = 28 мм;

• расстояние между торцами бобышек в = 32 мм.

Материал поршневого пальца – сталь 15Х,

Расчётная сила, действующая на поршневой палец:

газовая

инерционная

где

расчётная

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

Удельное давление пальца на бобышки

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца

где

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (точка 1, φ = 90⁰)

в вертикальной плоскости (точки 3, φ = 90⁰)

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (точки 2, φ = 0⁰)

в вертикальной плоскости (точки 4, φ = 90⁰)