Прочностной расчет узлов и деталей двигателя

Поршень

Поршень рассчитывается на сжатие от силы давления газов Рг по наименьшему сечению, расположенному выше поршневого пальца, на удельное давление тронка, на прочность днища, а поверхность опорных гнезд пальца (бобышек) проверяется на наибольшее удельное давление (рис. 7).

Напряжение сжатия определяется из выражения:

sсж = Рг/Fmin £ [sсж] Н/мм2,

где Fmin – наименьшее сечение поршня над пальцем (в большинстве конструкций проходит по канавке последнего кольца), мм2.

Fmin= (π*Д2 / 4)- (π*Д12 / 4)= π / 4*( Д2- Д12)

Д1=Д-(0,05…0,07)*Д=Д*(1-0,06)=82*0,94=77,08 мм

Fmin=3,14/4*(822-77,082)=614,4 мм2

т.к. Рг = Ргmax * (π*Д2 / 4);

Pг=5*(3,14*822/4)=26391,7 Н.

sсж =263917/614,4=42,96 Н/мм2 £ [sсж]

Допустимое напряжение для поршней из алюминиевых сплавов [sсж] = 50,0 … 70,0 Н/мм2, и для стальных [sсж] = 100 Н/мм2.

Расчет тронка поршня на удельное давление и определение длины направляющей части производится по формуле

Lp = Pн. max / Д*к,

где Pн. max = (0,07…0,11) Pг; [к] = 2…7 кг/см2.

Lp =0,09*26391,7/(8,2*5)=57,933

Днище поршня рассчитывается на изгиб. При плоском днище условие прочности (максимально-допустимое напряжение изгиба) имеет вид

sи = Pг. max / 4d2 £ [sи],

где d - толщина днища поршня, мм.

Допустимое напряжение на изгиб днищ для алюминиевого поршня

[sи] = 70 н/мм2, а для стальных - [sи] = 100 н/мм2.

При проектировании пользуются эмпирическими зависимостями, установленными практикой.

Толщина днища алюминиевых поршней d = (0,1 … 0,12) Д и стальных (0,06 … 0,1) Д.

Для алюминиевых: sи = 26391,7/ 4*(0,12*82)2 =68,14£ [sи]

Для стальных: sи = 26391,7 / 4*(0,1*82)2=98,125 £ [sи]

Толщина стенки поршня за кольцами принимается равной (0,05 … 0,07) Д;

Общая длина поршня L = (1,2 … 1,8)S,

Где S – ход поршня, S = 2R, [мм] S=2*75=150 мм

Расстояние от нижней кромки поршня до оси пальца

С = (0,7 … 1,2) Д. С=0,9*82=73,8

Поверхность опорных гнезд пальца (бобышек) проверяется на наибольшее удельное давление.

Рmax = (Pг. max /dп )* lп, н/мм2

Где dп – наружный диаметр поршнего пальца, мм, dп / Д = 0,4.

dп=0,4*Д=0,4*82=32,8 мм

lп – длина гнезд пальца, мм, lп = 2 dп .

lп=2*32,8=65,6 мм

Рmax =(5/32,8)*65,6=10 н/мм2

Допускаемые удельные давления составляют [р] = 20 … 40, н/мм2

Поршневой палец

Поршневой палец проверяется по наибольшему давлению сгорания Рг. max = Р4 на изгиб и на срез.

Палец рассматривается как балка с равномерно распределенной нагрузкой и концами, лежащими на опорах.

Изгибающий момент относительно опасного сечения I –I:

Ми = Pг/2 (L/2 - а/4), Н*мм,

Где L – расстояние между опорами, мм,

L = Д – dп=82-32,8=49,2 мм

а – длина подшипников верхней опоры шатуна, мм,

а = dп=32,8мм

Следовательно:

Ми = 26391,7/2(49,2/2 – 32,8/4)=216406,2 Н*мм

Напряжение изгиба

sи = Ми / Wи , н/мм2 ; £ [sи],

где Wи – момент сопротивления изгибу

Wи = 0,1 * ((d4п – d4в) / d п), мм3,

Где dв – внутренний диаметр поршневого пальца, мм; dв = 0,5*dп dв=0,5*32,8=16,4 мм

Wи =0,1*((32,84-16,44)/32,8)=3308,208 мм3

sи =216406,2/3308,208=65,415 н/мм2 ; £ [sи],

[sи] = 120 н/мм2 для углеродистой стали.

Срезывающие напряжения пальца sср = Pг / 2F < [sср]

F – поперечное сечение пальца, мм2,

F = (π/4) * (d2п – d2в)=(3,14/4)*(32,82-16,42)=633,4 мм2

sср =216406,2/(2*633,4)=170,83 Н/мм2< [sср]

[sср] = 500…600 Н/см2.

Информация по теме:

Конструкции тандемных тележек
Тандемные (балансирные) тележки лесных тракторов ведут свое развитие от автоматических грейдерных тележек, но имеют специфические различия, связанные с особенностями эксплуатации на лесозаготовках. К ним относятся: портальная конструкция тележки, т.е. ось центрального моста поднята выше осей колес ...

Выбор баз и последовательность обработки поверхностей заготовок шатунов
При изготовлении шатунов обрабатывают торцы головок, базируя заготовку по противолежащим торцам – установочной базе и наружной поверхности, используемой в качестве направляющей и опорной баз. Обработанные торцы головок заготовки шатуна служат установочными технологическими базами для последующих оп ...

Расчет экономической эффективности применения баз стандартных прессованных профилей
Настоящий расчет ставит своей целью вычисление суммы экономической эффективности применения баз твердотельных моделей стандартных прессованных профилей в рабочем процессе конструкторской бригады в течение года. Экономическая эффективность подразумевает сокращение финансовых затрат вследствие уменьш ...