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:

Охрана окружающей среды
Окружающая среда – среда обитания и производственной деятельности человечества. Мировое производство и быт человека порождает огромный объём отходов, в том числе токсичных, канцерогенных и не перерабатываемых природой. Объём отходов удваивается каждые пять лет, всё более загрязняя окружающую природ ...

Печатные платы
Для обеспечения нормальной работы электронных устройств, необходимо чтобы печатные платы, на которых монтируются электрические схемы, удовлетворяли целому ряду требований: 1) В зависимости от числа проводящих слоев содержащих печатные проводники печатные платы делятся на: - односторонние; - двухсто ...

Расчёт кварцевого автогенератора
Кварц – это минерал, имеющий кристаллическую структуру и являющийся разновидностью кремнезема SiO2.В природе он встречается в виде двух модификаций, различающихся своими свойствами (α и β - кварцы). Основным элементом кварцевого резонатора является пластина, вырезанная из кристалла кварца ...