Расчет на прочность деталей шатунно-поршневой группы, страница 3

Напряжения изгиба маслосъёмного кольца в рабочем состоянии, МПа

                           .                 (5.25)

Напряжения изгиба компрессионного кольца при надевании его на поршень, МПа

                        .              (5.26)

Допускаемое значение напряжений изгиба кольца принимаем равным           [σ_И.] = 650 МПа. Условие σ_И. < [σ_И.] выполняется во всех случаях.

Монтажный зазор в прямом замке поршневого кольца в холодном состоянии, мм

                                                  .                                         (5.27)

Для обеспечения хорошей приработки кольца и надёжного уплотнения давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре (рис. 5.1; рис. 5.2), построенной по данным таблицы 5.1.

Таблица 5.1 – Эпюры давления колец на стенку цилиндра

Направление силы, градусы	0	30	60	90	120	150	180
Коэффициент коррекции	1,05	1,05	1,14	0,90	0,45	0,67	2,85
Эпюра давлений компрессионного кольца рК., МПа	0,381	0,381	0,414	0,328	0,163	0,243	1,035
Эпюра давлений маслосъёмного кольца рМ.,МПа	0,358	0,358	0,389	0,307	0,153	0,228	0,972

5.4 Расчёт поршневого пальца

Расчёт поршневого пальца включает определение удельных давлений пальца на втулку верхней головки шатуна и на бобышки поршня, а также напряжения изгиба, среза и овализации сечения.

Сила, действующая на поршневой палец, Н

                     .           (5.28)

Удельное давление поршневого пальца на втулку поршневой головки шатуна, МПа

                                              .                                     (5.29)

Допускаемое значение удельного давления поршневого пальца на втулку поршневой головки шатуна принимаем равным [q_Ш.] =20…75 МПа. Условие q_Ш. < [q_Ш.] выполняется.

Удельное давление поршневого пальца на бобышки поршня, МПа

                                        .                              (5.30)

Допускаемое значение удельного давления поршневого пальца на бобышки поршня принимаем равным [q_Б.] = 15…60 МПа. Условие q_Б. < [q_Б.] выполняется.

Напряжения изгиба поршневого пальца, МПа

                   .         (5.31)

Допускаемое значение напряжений изгиба поршневого пальца принимаем равным [σ_И.П.] = 250 МПа. Условие σ_И.П. < [σ_И.П.] выполняется.

Касательные напряжения среза поршневого пальца в сечениях между бобышками и головкой шатуна, МПа

                        .              (5.32)

Допускаемое значение касательных напряжений среза поршневого пальца принимаем равным [τ_С.] = 250 МПа. Условие τ_С. < [τ_С.] выполняется.

Максимальная овализация поршневого пальца имеет место в средней, наиболее напряжённой части пальца. Её величина определяется, мм

                                                                 .                                                       (5.33)

Допускаемое значение овализации поршневого пальца принимаем равным [Δd_П.] = 0,05 мм. Условие Δd_П. < [Δd_П.] выполняется.

На рисунках 5.3 и 5.4 изображена схема распределения нагрузок на поршневой палец и напряжения, возникающие при овализации пальца. Эти напряжения имеют максимальные значения в горизонтальной и вертикальной плоскостях, проходящих через оси симметрии пальца (рис. 5.4.). Поэтому для оценки нагруженности пальца достаточно рассчитать величины напряжений овализации в четырёх точках.

Напряжения, возникающие при овализации пальца, на внешней поверхности пальца в горизонтальной плоскости, МПа

                          .                (5.34)

Напряжения, возникающие при овализации пальца, на внешней поверхности пальца в вертикальной плоскости, МПа

                      .             (5.35)

Напряжения, возникающие при овализации пальца, на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости, МПа

                      .            (5.36)

Напряжения, возникающие при овализации пальца, на внутренней поверхности пальца в вертикальной плоскости, МПа

                      .            (5.37)

Допускаемое значение напряжений овализации поршневого пальца принимаем равным [σ] = 350 МПа. Условие σ < [σ] выполняется во всех случаях.

Таким образом, вследствие расчета на прочность были получены приблизительные значения напряжений и деформаций, возникающих в деталях поршневой группы проектируемого двигателя, а также были определены запасы статической и усталостной прочности, которые не превышают допустимых значений.