Бензинді қозғалтқыштағы поршеньнің есептеуінің мысалы.

Есептеулердің (жылулық, жылдамдық сипаты мен динамикалық) мәліметтеріне сүйене отырып, келесі мәндерді қабылдаймыз: цилиндр диаметрі

D = 78 мм, поршень жүрісі S = 78 мм, n_м = 3200 айн/мин кездегі жану қысы -

48

мының нақты максималды мәні р_д = 6,195 МПа, поршень ауданы F_п=47,76см², φ = 370° кезде ең үлкен қалыпты жұмыс N_max= 0,0044 МН, поршень тобының массасы m_п = 0, 478 кг, айналу жиілігі n_{х.х max}= 6000 мин^-1 және λ = 0,285.

Ұқсас қозғалтқыштардың бар болуын және 1 кестедегі қатынастарды есепке алып, келесілерді қабылдаймыз: поршень табанының қалыңдығы δ=7,5мм, поршень биіктігі Н = 88 мм; поршень етегінің биіктігі h_ю= 58 мм, сақиинаның радиалды қалыңдығы t = 3,5 мм, поршень жарықшасындағы сақинаның радиалды сағңылауы Δt = 0,8 мм, поршень басының қабырғасының қалыңдығы s = 5мм, жоғарғы сақиналы маңдайшаның қалыңдығы h_п = 3,5 мм, поршеньдегі майлы жарықшалардың саны n'_ц = 10 мен диаметрі d_м= 1 мм (1 суретте).Поршень материалы - құрамында 12% кремнийі бар эвтектикті алюминий құймасы, а_п = 22·10^-б 1/К; цилиндр гильзасының диаметрі – сұр шойын, а_ц=11·10^-б 1/К.

Поршень табанындағы иілу кернеуі:

σ_из= р_zд (r_i/δ)² = 6,195 (29,7/7,5)² = 97,1 МПа,

мұндағы: r_i=D/2 – (s + t + Δt) = 78/2 – (5 + 3,5 + 0,8) = 29,7 мм.

Поршень табаны қатаңдық қабырғаларымен күшейтілу керек. Сонымен қатар, поршеньнің тозу мен термоберіктілікті арттыру үшін табанды және отын белдеуін қатаң анодирлеу керек, ол табанды қызу мен күйіп кетуден және доғарғы компрессионды сақинаның күйіп кетуден сақтайды.

х – х қимасындағы сығылу кернеуі:

σ_cж = P_zд /F_x-x= 0,0296/0,00096 = 30,8 МПа,

мұндағы: Р_zд= p_zдF_п = 6,195 · 47,76 · 10^-4 = 0,0296 МН;

F_x-x = (π/4)(d_к² – d_i²) – n'_MF' = =[(3,14/4)(69,4– 59,4²) – 10·5]10^-6 = 0, 00096 м²;

d_к = D – 2(t + Δt) = 78 – 2(3,5 + +0,8) = 69,4мм;

F' = (d_к – d_i)d_м/2 = (69,4 – 59,4) ·1,2 = 5 мм².

х – х қимасындағы ажырау кернеуі:

бос жүрістің максиалды бұрыштық жылдамдығы

ω_{x.x max}=πn_{x.x max}/30 = 3,14 · 6000/30 = 628 рад/с;

х – х қимасынан жоғары орналасқан сақинасы бар поршеньнің басының массасы:

m_х-х = 0,5m_п=0,5· 0,478 = 0,239 кг;

максималды ажырау күші:

P_j=m_х-хRω²_{x.x max} (1 + λ) = 0,239 · 0,039 · 628² (1 + 0,285) ·10^{- 6} = 0, 0047 МН;

ажырау кернеуі:

σ_p =P_j/F_x-x=0,0047/0,00096 = 4,9 МПа.

49

Жоғарғы сақиналы маңдайшадағы ... кернеуі:

кесілген жердің:

τ = 0,0314р_zдD/h_п = 0,0314 · 6,195·78/3,5 = 4,34 МПа;

иілудің:

σ_из= 0,0045р_zд (D/h_ц)² = 0,0045 · 6,195 (78/3,5)² =13,88 МПа;

күрделі:

==16,4МПа

Цилиндр қабырғасына поршень түсіретін үлесті қысым:

q₁ = N_max/ (h_юD) = 0,0044/ (0,058 • 0,078) = 0,97 МПа;

q ₂ = N_max/ (HD) = 0, 0044/(0,088 • 0,078) = 0,64 МПа.

Поршень етегін қалайының, қорғасынның немесе қалайы-қорғасынның жұқа қабатымен (0,003 — 0,005 мм) қаптау арқылы поршень етегінің жұмысы тездеіледіу және поршень етегі – цилиндр қабырғасы жұбындағы үйкеліс пен тозу азайтылады.

Цилиндрдегі поршеньнің жақсы жүрісі поршень басының жоғарғы қимасы Δ' мен етектің төменг қиамсындағы Δ'_ю (2 суретте) әртүрлі ұлғаю кезінде поршень мен цилиндр арасында диаметральды саңылау орнату арқылы жүзеге асырылады.

Монтажды саңылауларды есепке алып, поршень басы мен етегінің диаметрі:

D_r=D –Δ_r = 78 - 0, 55 = 77, 45 мм;

D_ю=D–Δ_ю = 78 - 0,156 =77, 844 мм,

мұндағы: Δ_r = 0,007D = 0,007 • 78 = 0,55 мм;

Δ_ю = 0,002D = 0,002 • 78 = 0,156 мм.

Ыстық күйдегі диаметральды саңылаулар:

Δ'_r = D[1 + α_ц(Т_ц – Т₀)]– D_r [1 + α_п(Т_r- Т₀)] = 78[1+11·10^-6 (383–293)] - 77,45[1 + 22·10^-6(593 - 293)] = 0,116 мм;

Δ'_ю =D[1 + α_ц(Т_ц– Т₀)]– D_ю [1 + α_п(Т_ю– Т₀)]=

=78 [1 +11 · 10^-б (383-293)] –77,844 [1+ 22·10^-б (413–293)] =0,035 мм,

мұндағы: қозғалтқышты сұйықтықпен салқындататынын ескеріп, Т_ц= 383 К,

Т_г=593 К, Т_ю=413 К мәндері қабылданады.

50