4.2 Поршневые кольца

Поршневые кольца работают в условиях высоких температур и значительных переменных нагрузок, выполняя три основные функции:

1) герметизации надпоршневого пространства в целях максимально возможного использования тепловой энергии топлива;

2) отвода избыточной доли теплоты от поршня в стенки цилиндра;

3) «управления маслом», т.е. рациональное распределение масляного слоя по зеркалу цилиндра и ограничения попадания масла в камеру сгорания.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и с учетом соотношений принимаем:

материал кольца – серый легированный чугун

модуль упругости материала:

коэффициент линейного расширения:

разность между величинами зазоров кольца в свободном и рабочем состоянии:

Среднее давление кольца на стенку гильзы цилиндра:

допустимое значение для компрессионного кольца

допустимое значение для маслосъемного кольца

Давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности при каплевидной форме эпюры давления:

Таблица 6.

Эпюра давления компрессионного кольца на стенку цилиндра

		, МПа
0	1,05	0.166
30	1,05	0.166
60	1,14	0.18
90	0.9	0.142
120	0.45	0.071
150	0.67	0.106
180	2.85	0.451

Рисунок 13.

Каплевидная эпюра давления компрессионного кольца дизеля на стенку цилиндра.

Напряжение изгиба кольца:

в рабочем состоянии:

допустимое значение

где – коэффициент, зависящий от способа надевания кольца

условие соблюдается

Монтажный зазор в прямом замке поршневого кольца в холодном состоянии:

Минимально допустимый зазор в замке кольца

Температура кольца

4.3 Поршневой палец

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляют требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные никелем и хромом стали с твердой поверхностью и вязкой основой.

Основные данные для расчета:

ширина верхней головки шатуна

наружный диаметр пальца:

расстояние между бобышками

внутренний диаметр пальца:

длина пальца:

материал поршневого пальца – сталь 12ХНЗА,

модуль упругости материала:

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

газовая

инерционная

расчетная

где - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:

допустимое значение

Удельное давление пальца на бобышки:

допустимое значение

отношение диаметров:

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца:

допустимое значение

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

допустимое значение

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:

допустимое значение

Напряжение овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (точки 1, ψ =0):

в вертикальной плоскости (точки 3, ψ =90)::

Напряжение овализации на внутренней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (точки 2, ψ =0):

допустимое значение

в вертикальной плоскости (точки 4, ψ =90)::