Выбор размеров конструктивных элементов деталей поршневой группы
Размеры конструктивных элементов деталей выбираем с учётом исходных данных из теплового расчёта проектируемого двигателя (Таблица 1) и рекомендаций, приведённых в литературе [1] и [4].
Толщина днища поршня:
Принимаем:
Высота поршня:
Принимаем:
Высота огневого (жарового) пояса:
Принимаем:
.
Толщина первой кольцевой перемычки:
Принимаем:
Высота верхней части поршня:
Принимаем:
Высота юбки поршня:
м
Принимаем:
Толщина стенки головки поршня:
Принимаем:
Толщина стенки юбки поршня:
м
Принимаем:
Радиальная толщина кольца:
Компрессионного
Маслосъёмного
Принимаем:
Радиальный зазор кольца в канавке:
Компрессионного
Маслосъёмного
Принимаем:
Внутренний диаметр поршня:
Принимаем:
Высота кольца:
Принимаем:
Разность между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем состоянии:
м
Принимаем:
м
Число масляных отверстий в поршне:
Принимаем:
Диаметр масляного канала:
м
Принимаем:
Диаметр бобышки:
м
Принимаем:
м
Расстояние между торцами бобышек:
м
Принимаем:
м
Наружный диаметр поршневого пальца:
м
Принимаем:
м
Внутренний диаметр поршневого пальца:
м
Принимаем:
м
Длина плавающего поршневого пальца:
м
Принимаем:
м
Длина верхней головки шатуна при плавающем пальце:
м
Принимаем:
м
Проверочный расчёт прочности конструктивных элементов поршня
Расчёт днища поршня на изгиб от действия газовых сил.
Нормальные напряжения от изгиба:
Для поршней из
алюминиевых сплавов, имеющих рёбра
жёсткости на днище, допускаемые напряжения
=150
МПа [1].
В этом случае условие прочности выполняется:
=127,3
МПа <
=150
МПа.
Вывод: прочность днища на изгиб достаточна.
Расчёт стенки головки поршня на сжатие от действия газовых сил.
Диаметр поршня по дну канавок:
мм.
Площадь продольного диаметрального сечения:
мм².
Площадь сечения
:
мм².
Максимальная сила давления газов на днище поршня берётся из таблицы 2 (таблица нагрузок):
H.
Нормальные напряжения в наиболее слабом сечении по канавке маслосъёмного кольца при сжатии:
МПа.
Допустимые
напряжения при сжатии для поршней из
алюминиевых сплавов
=
30…40 МПа (см. [1], [4]).
Условие прочности выполняется:
=22,2 МПа < =30…40 МПа.
Вывод: прочность стенки головки поршня на сжатие достаточна.
Расчёт стенки головки поршня на растяжение от действия инерционных сил.
Сила инерции массы головки поршня с кольцами, расположенная выше сечения :
,
где: 
- максимальная сила инерции берётся из
таблицы 2 (таблица нагрузок).
Нормальные напряжения растяжения от действия инерционных сил:
Условие прочности выполняется:
Вывод: прочность стенки головки поршня на растяжение достаточна.
Расчёт верхней кольцевой перемычки на срез и изгиб от действия газовых сил.
Касательные напряжения среза кольцевой перемычки:
МПа.
Нормальные напряжения изгиба кольцевой перемычки:
МПа.
Эквивалентное напряжение (суммарное) напряжение по третьей теории прочности:
=
Условие прочности по эквивалентному (суммарному) напряжению по третьей теории прочности выполняется:
Вывод: прочность верхней кольцевой перемычки на срез и изгиб достаточна.
Расчёт максимального удельного давления поршня на стенку цилиндра.
Удельное давление юбки поршня на стенку цилиндра:
где: 
- максимальная боковая сила давления
поршня на стенку цилиндра. Её величина
берётся из таблицы 2 (таблица нагрузок).
Допустимое удельное давление юбки на стенку цилиндра (см. [1], [4]):
МПа.
Удельное давление всего поршня на стенку цилиндра:
Допустимое удельное давление всего поршня на стенку цилиндра (см. [1], [4]):
МПа.
Вывод: величины удельных давлений юбки и всего поршня на стенки цилиндра в пределах допустимого.