3.4.2 Розрахунок гільзи циліндра

Вихідні дані: діаметр циліндра D =131 мм, максимальний тиск в кінці згоряння Р_z = 7,008 МПа, при n_ном =2050 хв^-1, матеріал гільзи – спеціальний чавун, коефіцієнт лінійного розширення чавуну a_ц = 11 ×10^-61/К, модуль пружності чавуну Е = 1,0 × 10⁵МПа, коефіцієнт Пуассона m = 0,25, ΔТ = 100 – 150 різниця температур між внутрішньою та зовнішньою стінками гільзи.

Товщину стінки гільзи циліндра вибрано конструктивно d_ц = 9 мм з деяким запасом , так як d_ц>d_ц.р.

Визначення напруження розтягування від дії максимального тиску газів, МПа:

(3.118)

Температура напруження в гільзі, МПа:

, (3.119)

МПа

Сумарне напруження в гільзі від тиску газів та перепаду температури, МПа:

на зовнішній поверхні

(3.120)

МПа

на внутрішній поверхні

(3.121)

МПа

30 – 60 для чавуну, 80 – 120 – для сталі.

Сумарне напруження в чавунні гільзі не повинно перевищувати 100 – 130 МПа, в стальній 180 – 200 МПа.

3.4.3 Розрахунок поршня на міцність

Вихідні дані: матеріал поршня алюміній; площа поршня А_п = 134,71см² ; найбільша нормальна сила N_мах = 0,1•А_п•Р_z•10^-4= 0,94МН при  = 390 ; частота обертання n_{х.х. max}= 2255 хв^-1, маса поршневої групи m_п = 0,249кг,  =1,6 , коефіцієнт лінійного розширення алюмінієвого сплавуa_п = 17×10^-6 1/К

Напруження стиснення у перетині Х – Х поршня, МПа:

(3.122)

де Р_zmax- максимальна стискаюча сила, МН

F_x-x – напруження стиснення в перерізі х – х, м²

, (3.123)

МН

Для розрахунку напруження стиску (δ_ст) у перетині Х—Х, ослаблені дренажними масляними канавками, визначаємо

Діаметр поршня по дну канавок під поршневі кільця, мм²:

, (3.124)

- компресійне

мм²

Площа повздовжнього діаметрального перерізу масляного каналу оливоз’ємного кільця, мм²

, (3.125)

мм²

Площа перерізуХ—Х, м²

- оливоз’ємне

, (3.126)

м²

МПа

Для поршнів з алюмінієвих сплавів _ст [ _ст] = 30…40 МПа.

Для визначення напруження розриву (δ_Р) в перерізі Х–Х від дії сили інерції поступально рухомих мас в режимі максимальної частоти обертання холостого ходу n_x.xmax. =2255 хв^-1, масу головки поршня з кільцями, що розташовані вище перерізу Х–Х, приймаємо:

т_х-х=0,5т_n=0,5 0,249=0,124 кг.

Максимальна кутова швидкість холостого ходу двигуна, рад/с

, (3.127)

рад/с

Визначаємо силу інерції, МН:

, (3.128)

МН

Напруження розриву у перерізі Х-Х, Н/мм²:

, (3.129)

Н/мм²

Допустиме значення діаметрального зазору у холостому стані між стінкою циліндра і головкою поршня, мм

, (3.130)

мм

Допустиме значення діаметрального зазору у холостому стані між стінкою циліндра і юбкою поршня, мм

, (3.131)

мм

Діаметр головки поршня у холодному стані, мм

, (3.132)

мм

Діаметр юбки поршня у холодному стані, мм

, (3.133)

мм

Для визначення діаметральних зазорів у гарячому стані між стінкою циліндра і головкою поршня та між стінкою циліндра і юбкою поршня приймаємо наступне значення температури деталей: температура циліндра Т_ц=388 К, температуру головки поршня Т_r=593 К, температуру юбки поршня Т_ю=413 К, початкову температуру циліндра і поршня Т_о=293 К.

Діаметральний зазор в гарячому стані між стінкою циліндра та головкою поршня, мм

, (3.134)

мм

Діаметральний зазор в гарячому стані між стінкою циліндра і юбкою поршня, мм

, (3.135)

мм