4.2 Поршневые кольца

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

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

2) отвода избыточной доли теплоты от поршня в стенки цилиндра;

3) «управления маслом», т.е. рациональное распределение масляного слоя по зеркалу цилиндра и ограничения попадания масла в камеру сгорания.

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

материал кольца – серый чугун

модуль упругости материала:

коэффициент линейного расширения:

разность между величинами зазоров кольца в свободном и рабочем состоянии:

Среднее давление кольца на стенку гильзы цилиндра:

допустимое значение для компрессионного кольца

допустимое значение для маслосъемного кольца

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

Таблица 6.

Эпюра давления компрессионного кольца на стенку цилиндра

		, МПа
0	1,05	0.147778
30	1,05	0.147778
60	1,14	0.160444
90	0,9	0.126667
120	0,45	0.063333
150	0,67	0.094296
180	2,85	0.401111

Рисунок 15.

Каплевидная эпюра давления компрессионного кольца дизеля на стенку цилиндра.

Напряжение изгиба кольца:

в рабочем состоянии:

допустимое значение

при надевании кольца на поршень:

где – коэффициент, зависящий от способа надевания кольца

условие соблюдается

Монтажный зазор в прямом замке поршневого кольца в холодном состоянии:

где

4.3 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, предъявляют требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные никелем и хромом стали с твердой поверхностью и вязкой основой.

Основные данные для расчета:

наружный диаметр пальца:

внутренний диаметр пальца:

длина пальца:

длина втулки шатуна:

расстояние между торцами бобышек:

материал поршневого пальца – сталь 12ХНЗА,

модуль упругости материала:

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

газовая

инерционная

расчетная

где - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:

допустимое значение

Удельное давление пальца на бобышки:

допустимое значение

отношение диаметров:

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца:

допустимое значение

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

допустимое значение

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:

допустимое значение

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости:

в вертикальной плоскости:

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости:

допустимое значение

в вертикальной плоскости: