Расчет на прочность деталей шатунно-поршневой группы, страница 2

                           .                   (5.6)

Напряжения сжатия, МПа

                                                  .                                          (5.7)

Допускаемое значение напряжений сжатия в днище поршня принимаем равным [σ_Сж.] = 40 МПа. Условие σ_Сж. < [σ_Сж.] выполняется.

Масса головки поршня с кольцами, расположенная выше сечения масляных отверстий, кг

                                                 .                                          (5.8)

Максимальная угловая частота вращения коленчатого вала двигателя, рад./с

                                        .                                (5.9)

Сила инерции возвратно-поступательно движущихся масс, Н

                  .        (5.10)

Напряжения растяжения в сечении масляных отверстий, МПа

                                                              .                                                   (5.11)

Допускаемое значение напряжений растяжения в сечении масляных отверстий принимаем равным [σ_Р.] = 4 МПа. Условие σ_Р. < [σ_Р.] выполняется.

Верхняя кольцевая перемычка форсированных двигателей с высокой степенью сжатия рассчитывается на срез и изгиб от действия максимальных газовых сил. Перемычка рассматривается как кольцевая пластина, защемлённая по окружности основания канавки диаметром d_К..

Площадь перемычки, мм²

                                     .                            (5.12)

Сила, действующая на перемычку, кН

                                .                      (5.13)

Напряжения среза перемычки, МПа

                                       .                             (5.14)

Напряжения изгиба в основании перемычки, МПа

                                .                      (5.15)

Суммарные напряжения по третьей теории прочности, МПа

                                      .                            (5.16)

Допускаемое значение напряжений в кольцевой перемычке принимаем равным [σ_Σ] = 40 МПа. Условие σ_Σ < [σ_Σ] выполняется.

Опорная поверхность всего поршня и юбки поршня проверяется на удельное давление.

Удельное давление на опорную поверхность поршня, МПа

                                                  .                                        (5.17)

Допускаемое значение удельных давлений на опорную поверхность поршня принимаем равным [q_П.] = 0,65 МПа. Условие q_П. < [q_П.] выполняется.

Удельное давление на опорную поверхность юбки поршня, МПа

                                                 .                                        (5.18)

Допускаемое значение удельных давлений на опорную поверхность юбки поршня принимаем равным [q_Ю.] = 1,02 МПа. Условие q_Ю. < [q_Ю.] выполняется.

Диаметральный зазор между стенкой цилиндра и головкой поршня в горячем состоянии, мм

                                       .                             (5.19)

Для обеспечения надёжной работы поршня без заклинивания значение зазора между стенкой цилиндра и головкой поршня в горячем состоянии должно лежать в пределах 0,24 ≤ Δ^'_Г. ≤ 0,3 мм. Полученное значение Δ^'_Г. удовлетворяет данному условию.

Диаметральный зазор между стенкой цилиндра и головкой поршня в горячем состоянии, мм

                                       .                             (5.20)

Для обеспечения надёжной работы поршня без заклинивания значение зазора между стенкой цилиндра и головкой поршня в горячем состоянии должно лежать в пределах 0,06 ≤ Δ^'_Ю. ≤ 0,18 мм. Полученное значение Δ^'_Ю. удовлетворяет данному условию.

5.3 Расчёт поршневого кольца

Поршневые кольца работают в условиях высоких температур и значительных переменных нагрузок.

Рассчитываются среднее давление кольца на стенку цилиндра, напряжения изгиба в сечении, противоположном замку, монтажный зазор в замке кольца.

Среднее давление кольца на стенку цилиндра должно обеспечивать достаточную герметичность камеры сгорания и не должно резко увеличивать потери мощности двигателя на трение колец о стенки цилиндра.

Среднее давление компрессионного кольца на стенку цилиндра, МПа

                  .        (5.21)

Допускаемое значение среднего давления компрессионного кольца на стенку цилиндра принимаем равным [р_Ср.К.] = 0,37 МПа. Условие р_Ср.К. < [р_Ср.К.] выполняется.

Среднее давление маслосъёмного кольца на стенку цилиндра, МПа

                 .        (5.22)

Допускаемое значение среднего давления маслосъёмного кольца о стенку цилиндра принимаем равным [р_Ср.М.] = 0,4 МПа. Условие р_Ср.М. < [р_Ср.М.] выполняется.

Напряжения изгиба компрессионного кольца в рабочем состоянии, МПа

                            .                  (5.23)

Напряжения изгиба компрессионного кольца при надевании его на поршень, МПа

                       .             (5.24)