2.2 Расчет поршня
ГРАНИЧНЫЕ УСЛОВИЯ ТЕПЛООБМЕНА НА РЕЖИМЕ НОМИНАЛЬНОЙ МОЩНОСТИ |
||
|
α , Вт/(м2 К) |
T∞, oC |
1
|
300,0
|
650,0
|
2
|
400,0
|
680,0
|
3
|
500,0
|
700,0
|
4
|
600,0
|
700,0
|
5
|
600,0
|
700,0
|
6
|
600,0
|
700,0
|
7
|
700,0
|
750,0
|
8
|
700,0
|
750,0
|
9
|
700,0
|
750,0
|
10
|
700,0
|
770.0
|
11
|
600,0
|
770,0
|
12
|
600,0
|
770,0
|
13
|
600,0
|
750,0
|
14
|
650,0
|
200,0
|
15
|
650,0
|
200,0
|
16
|
650,0
|
180.0
|
17
|
650,0
|
180,0
|
18
|
900,0
|
200.0
|
19
|
0.0
|
0,0
|
20
|
18000,0
|
200,0
|
21
|
400,0
|
190,0
|
22
|
400,0
|
190,0
|
23
|
600,0
|
190,0
|
24
|
0.0
|
0,0
|
25
|
16000,0
|
190,0
|
26
|
400,0
|
180,0
|
27
|
400.0
|
180,0
|
28
|
0,0
|
0
|
29
|
14000,0
|
180,0
|
30
|
400,0
|
160,0
|
31
|
500,0
|
160,0 |
32
|
0,0
|
0,0
|
33
|
12000,0
|
160,0
|
34
|
500.0
|
120,0
|
35
|
600,0
|
120,0
|
36
|
600,0
|
120,0
|
37
|
600.0
|
115,0
|
38
|
600,0 -
|
105,0
|
39
|
200,0
|
80,0
|
40
|
200,0
|
80,0
|
41
|
200,0
|
80,0
|
42
|
200,0
|
80,0
|
43
|
290,0
|
80.0
|
44
|
290,0
|
80.0
|
45
|
290,0
|
80,0
|
На основании данных расчетов (теплового, скоростной характеристики и динамического) получили: диаметр цилиндра D =105 мм, ход поршня S=120, действительное максимальное давление сгорания Рд=8 МПа при nм=1900 об/мин, площадь поршня Fп= 48,99 см2, наибольшую нормальную силу Nmax= 0,0044 МН при φ=370°, массу поршневой группы mn= 0,7816 кг, частоту вращения nx.x max=1900 мин-1 и λ=0,25.
В
соответствии с существующими аналогичными
двигателями и с учетом соотношений,
принимаем толщину днища поршня δ=7,5 мм,
высоту поршня Н=110 мм; высоту юбки поршня
hю=78
мм, радиальную толщину кольца t=3,5 мм,
радиальный зазор кольца в канавке поршня
∆t=0,8 мм, толщину стенки головки поршня
S=5 мм, величину верхней кольцевой
перемычки hп=3,5
мм, число и диаметр масляных каналов в
поршне
=10
и dм=1
мм. Материал поршня — эвтектический
алюминиевый сплав -
1/К; материал гильзы цилиндра — серый
чугун,
1/К.
Напряжение изгиба в днище поршня:
МПа,
где
мм.
Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости. Кроме того, в целях повышения износо- и термостойкости поршня целесообразно осуществить твердое анодирование днища и огневого пояса, что уменьшит возможности перегрева и прогорания днища, также пригорания верхнего компрессионного кольца.
Напряжение сжатия в сечении х — x
МПа,
где
МН;
м2;
мм;
мм2;
Напряжение разрыва в сечении х — х:
максимальная угловая скорость холостого хода
рад/с;
масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х — х:
кг;
максимальная разрывающая сила
МН;
напряжение разрыва
МПа.
Напряжения в верхней кольцевой перемычке:
среза
МПа;
изгиба
МПа;
сложное
МПа.
Удельное давление поршня на стенку цилиндра:
МПа;
МПа.
Ускорение приработки юбки поршня, а также уменьшение трения и снижения износа пары -юбка поршня — стенка цилиндра — достигается покрытием юбки поршня тонким (0,003 — 0,005 мм) слоем олова, свинца или оловянно-свинцового сплава.