4.4 Розрахунок і конструювання нерухомих деталей кшм
Рисунок 4.9 – Схема і конструктивні параметри циліндра:
а – негільзованого, б – з «мокрою» гільзою
У пояснювальній записці потрібно навести наступні відомості з конструкції нерухомих деталей КШМ:
- особливості конструкції (наявність і тип гільз, спосіб герметизації газового стику тощо);
- конструктивну схему циліндра відповідно до рисунку 4.9;
- конструктивні параметри згідно зі схемою і матеріал деталей у вигляді таблиці 4.3. Усі параметри визначаються конструктивно за даними прототипа або (при їх відсутності або неявності) за статистичними даними (Додаток Б).
Таблиця 4.2 – Величини конструктивних параметрів шатунної групи
Деталь, елемент |
Матеріал |
Конструктивний параметр |
Величина |
Блок-картер |
|
Товщина стінок блока |
δб.ц = |
Товщина стінок картера |
δк = |
||
Товщина поперечної перегородки. |
δп.п. = |
||
Товщина стінки циліндра (при відсутності гільзи) |
δц = |
||
Радіуси скруглень порожнин сорочки охолодження |
r = |
||
Діаметри каналів між блоком і головкою |
d = |
||
Ширина порожнин сорочки охолодження |
δп.ох = |
||
Товщина опорної поверхні піддона картера |
δп.м = |
||
Головка блоку |
|
Товщина поперечної перегородки головки |
δп.п..г = |
Товщина стінки головки |
δст.г = |
||
Гільза циліндра (при наявності) |
|
Висота |
LЦ = |
Товщина стінки |
δц = |
||
Діаметр верхнього пояса |
DП = |
||
Діаметр верхнього буртика |
Dб = |
||
Висота верхнього буртика |
Lб = |
||
Висота верхнього пояса |
LП = |
||
Діаметр ущільнювального пояса |
Dу = |
||
Товщина стінки нижньої частини |
δн.ст = |
||
Вставка у циліндр (гільзу) (при наявності) |
|
Товщина стінки |
δвст = |
Висота вставки |
LГ = |
||
Силові шпильки (болти) |
|
Довжина |
lшп= |
Параметри різьби |
|
Рисунок 4.10 – Приклади конструкцій сухих (а, б) і мокрих (в – д) гільз
Гільзи циліндрів є досить навантаженими деталями двигуна. Вони випробують комплексні навантаження від дії сил тиску, термічних напружень, що викликані нерівномірним нагріванням, сил впливу деталей поршневої групи кривошипно-шатунного механізму, іноді зусиль попереднього затягування шпильок і т.д. Матеріалом гільз (Додаток А) звичайно служить перлітний сірий чавун, рідше – сталь. При виготовленні гільзи піддають термообробці: цементації, азотуванню, загартуванню СВЧ, пористому хромуванню. Варіанти конструкцій наведені на рисунку 4.10.
Розрахунок є досить складним, тому що вимагає застосування чисельних методів. У курсових і дипломних проектах рекомендується визначати напруження тільки від основних навантажень.
Теплові напруження σt, МПа, визначають за формулою:
(4.40)
де Е – модуль пружності матеріалу, МПа, для сталі Е = (2…2,3)·105 МПа, для чавуна Е = 1,0·105 МПа;
αЦ – коефіцієнт лінійного розширення, 1/К, для сталі αЦ = 1,0·10-5 1/К, для чавуна αЦ = 1,1·10-5 1/К;
ΔT – перепад температур, К, за дослідними даними ΔT = 100…150 К;
μ – коефіцієнт Пуассона, для сталі μ = 0,25…0,33, для чавуна μ = 0,23…0,27;
[σt] – граничні навантаження, для чавунних гільз [σt]= 40…70 МПа, для сталевих [σt]= 60…80 МПа.
Силові шпильки призначені для з'єднання головки блоку з блок-картером. Матеріалом (Додаток А) шпильок у бензинових двигунах і дизелях служать вуглецеві сталі з високою межею пружності і високолеговані сталі.
При розрахунку шпильки на міцність враховують: силу попереднього затягування, сумарну силу і відповідне їй напруження при максимальному значенні рzд у прогрітому двигуні. При цьому приймають, що тиск від газів даного циліндра поширюється тільки на шпильки, які розташовані безпосередньо біля цього циліндра.