6.1.2.2. Расчет поршневого пальца

Определяют материал для изготовления поршневого пальца. Поршневой палец рассматривают как балку, свободно опирающуюся на две опоры.

Напряжение изгиба пальца:

, МПа (108)

где l_Ш - ширина втулки шатуна, мм. Принимается конструктивно;

 - соотношение =d_B/d_n;

Р - наибольшая сила, действующая на поршневой палец, Н

Р = P_Гmax ⁺ KP_j , Н (109)

К - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца. К=0, 68-0, 81;

Р_j = m_nKR²_xx(l +  + e) , Н (110)

[_ИЗ]=100-250 МПа.

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна q_ш = Р/(l_шd_п) , МПа (111)

[q_ш] =20-60 МПа.

Удельное давление плавающего пальца на опорную поверхность бобышек поршня

q_б=Р_гmax/[d_п(l_п-b)] , МПа (112)

Определим наибольшее увеличение горизонтального диаметра

пальца при овализации

, мм (113)

где Е - модуль упругости, Н/мм²

[d_п^max] = 0,02 - 0,05 мм.

Наибольшее напряжении овализации [6₀] возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости (не должно

превышать 150-350 МПа).

, МПа (114)

6.1.2.3. Расчет поршневого кольца

Определяем материал для изготовления поршневого кольца.

Кольцо рассчитывают как криволинейный брус, нагруженный равномерно распределенным по всей длине окружности давлением.

Среднее давление кольца на стенку цилиндра:

(115)

где Е - модуль упругости, Н/мм².

Для компрессионных [р_ср] =0,1-0,4 МПа, для маслосъемных [р_ср] = 0,2-0,7 МПа.

Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии:

6_И1 = 2,61Р_ср[(D/t)-1]², МПа (116)

[6_И1] = 200-450 МПа.

Напряжение изгиба при надевании кольца на поршень:

, [МПа] (117)

где m - коэффициент, зависящий от способа надевания кольца [1, стр 250].

[6_И2] = 350-500 МПа.

6.2. Расчет на прочность шатуна

Определяем напряжение разрыва верхней головки

(118)

где m_j - масса деталей, совершающих возвратно-поступательное движение, кг;

R - радиус кривошипа, м;

б - расстояние от оси верхней головки шатуна до ее верхнего края, м;

l - расстояние от верхней до нижней оси головок шатуна, м.

Напряжение изгиба в плоскости качения шатуна (б_их) и в плоскости оси коленвала (б_иу):

б_их =P_гmax(l/f_cp + 0,000526- l²-/J_x), МПа (119)

б_иу =P_гmax(l/f_cp + 0,000526- l²-/4J_у), МПа (119а)

где f_cp - площадь поперечного сечения шатуна, мм

f_cp = 0,36-Н²_ср

где Н_ср - средняя ширина шатуна, мм;

J_x и J_y - моменты инерции шатуна относительно осей, см⁴

J_x = 0,048H⁴cp (121)

J_у = 0,012Н⁴ср (121а)

Изгибающая сила при продольном изгибе шатуна:

Р_их = (4690,5-26,175l/_x)f_cp, Н (122)

Р_иу = (4690,5-26,175-l/_у)f_cp, H (122а)

где _х и _у – радиусы инерции шатуна относительно осей, мм;

(123)

(123а)

Коэффициент запаса прочности (определяется для оси, где из­гибающая сила меньше).

 = Р_и(ху)/Р_Z (124)