12.3. Поршневой палец

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 никелем и хромом стали с твердой поверхностью и вязкой основой.

Основные конструктивные размеры поршневых пальцев (см. рис. 10) обычно принимаются по статистическим данным или по данным прототипов с последующей проверкой расче­том. Большинство бензиновых двигателей имеют поршневые паль­цы диаметром 20 — 23 мм с цилиндрическим внутренним отверсти­ем. Пальцы диаметром 17 — 19 мм имеют двигатели малого рабо­чего объема. В современных высокофорсированных двигателях на­блюдается тенденция увеличения толщины стенок пальцев и умень­шения их длины, особенно при использовании способа фиксации шатуна от осевого перемещения в бобышках поршня. Поршневые пальцы дизелей имеют диаметр в основном в пределах 24 — 30 мм, но в 1,5 — 2 раза более толстые стенки в целях обеспечения их жесткости и прочности.

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 в пальцах бензиновых двигателей возникают при работе на режиме максимального крутящего момен­та, а в пальцах дизелей — при работе на номинальном режиме.

Расчетная сила (МН), действующая на поршневой палец:

Р=Р F + κР

Расчет поршневого пальца дизеля.

Основные данные для расчета приведены в таблице 7.Кроме того, принимаем: наружный диаметр пальца d =45 мм, внутренний диаметр пальца d =27 мм, длину пальца l = 100 мм, длину втулки шатуна l =50 мм,

Расстояние между торцами бобышек b = 50 мм. Материал поршневого пальца – сталь 12ХН3А, Е = 2,2·10 МПа. Палец плавающего типа.

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

газовая

;

инерционная

;

расчетная

.

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

.

Удельное давление пальца на бобышки

.

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца

.

Касательное напряжение среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна

.

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

.

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости

;

в вертикальной плоскости

.

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости

;

в вертикальной плоскости

.

ЛИТЕРАТУРА

1. Дуров А.В. Двигатели лесотранспортных машин. Тепловой расчет: Методические указания к курсовому и дипломному проектированию.- Архангельск: РИО АЛТИ. 1989-30 с.

2. Пустошный П.А. Автомобильные двигатели: Методические указания к выполнению контрольной работы и курсового проекта для студентов-заочников специальностb 190601.65 (150200). - Архангельск: Изд-во АГТУ, 2005.-47с.

3. Двигатели внутреннего сгорания. В 3 кн. Кн.2. Динамика и конструирование: Учеб./ В.Н.Луканин, И.В.Алексеев, М.Г.Шатров и др.; Под ред. В.Н.Луканина. - М. :Высш. шк., 1995-319 с.

4. Расчет и конструирование автомобильных и транспортных двигателей: Учеб. пособие для вызов / Б. Е. Железко, В. М. Адамов, Н. К. Русецкий, Г. Я. Якубенко. – Минск: Высш. шк., 1987 – 247с.

5. Двигатели внутреннего сгорания. Конструирование и расчет на прочность поршневых и комбинированных двигателей / Под ред. А. С. Орлина, М. Г. Круглова. – 4-е изд., перераб. и доп. – М: Машиностроение, 1984 – 384 с.

6. Двигатели внутреннего сгорания с воздушным охлаждением. Изд. 2-е, перераб. и доп. Поспелов Д. Р. – М., «Машиностроение», 1971 – 536с.

7. Стандарт предприятия. Проекты дипломные и курсовые. Оформление текста.