2.3. Расчет поршневого кольца.
Условия работы кольца – контакт с горячими газами, работа с полусухим трением.
Назначение: уплотнение надпоршневого пространства; отвод тепла (60…70% тепла от поршня отводится через кольца); регулирование толщины несущего масляного слоя (6..12 мкм).
Число колец на поршне: 2 компрессионных и 1 маслосъемное.
Компрессионные кольца: трапециидального типа и скребкового типа.
Маслосъемное кольцо – скребковое. Материал – серый чугун СЧ28 – 48.
Среднее радиальное давление
t=3мм
- ширина кольца; А=10,5 мм; Е=
МПа.
h=3,5 мм – высота кольца; D=105 мм – диаметр цилиндра;
МПа.
Напряжение от среднего давления:
Давление кольца на стенки цилиндра в различных точках окружности:
Напряжение при установке
,
где m=1,57
– коэффициент, зависящий от способа
монтажа компрессионного кольца.
Расчет зазора в холодном состоянии в замке:
,
где ∆t=0,07
мм – зазор в замке в горячем состоянии;
αК,αЦ – линейные коэффициенты расширения соответственно кольца и цилиндра, 1/К.
tК,tЦ - температура кольца и цилиндра, К.
Условия работы – ударный характер приложения нагрузки, затрудненный подвод смазки, нагревание от днища поршня.
Материал: сталь 12ХН3А, цементация на глубину 1,1…1,8мм, закалка до твердости HRC 56-63.
Поршневой палец подвергается: изгибу, срезу, усталости, овализации на длине 0,2 мм от длины пальца в средней части.
Рис. 4 Схема для расчета пальца.
Нагрузка, действующая на палец:
Максимальное напряжение:
Минимальное напряжение:
Напряжение среза:
Расчет пальца на овализацию
Напряжение в точке
при
- на внешнем диаметре пальца:
-на наружном диаметре пальца:
Напряжение в точке
при
- на наружном диаметре пальца:
- на внутреннем диаметре:
Максимальное увеличение пальца в горизонтальном сечении:
2.4. Расчет шатунной группы.
Шатун служит для передачи усилия от поршневого пальца к шатунной шейке коленчатого вала. Нагружен знакопеременными ассиметричными усилиями ударного характера.
Совершает сложное плоскопараллельное движение. Расчетными элементами шатуна являются: поршневая и кривошипная головки, стержень, шатунные болты.
Шатуны изготавливают методом горячей штамповки из легированных сталей. Материал шатуна – хромистая сталь 40ХН.
Рис.5 Расчетная схема поршневой головки шатуна.
- наружный диаметр поршневой головки шатуна, d2=46 мм
- средний радиус
- толщина тела головки, h=5мм
- угол заделки
поршневой головки,
- диаметр втулки наружный, d0=36мм
- диаметр втулки внутренний, d1=30мм
- масса шатуна mш=1,854 кг
- масса поршневого комплекта mпк=1,7 кг
Сила инерции деталей совершающих поступательное движение:
Напряжение от запрессовки втулки:
где ∆=0,04 мм – предварительный натяг; ∆t – натяг в результате теплового расширения
Напряжение от запрессовки втулки:
- на наружной поверхности поршневой головки шатуна
- на внутренней поверхности поршневой головки шатуна
