Конструкторский расчет. Шатунно-поршневая группа

1  Конструкторский расчет. Шатунно-поршневая группа.

3.1 Расчет поршня

Из теплового и динамического расчетов имеем:

- давление сгорания  на режиме  при ;

- масса поршневой группы ;

- масса шатунной группы 

- максимальная частота вращения при холостом ходу;

- ход поршня ;

- площадь поршня ;

- ;

Определяем размеры поршня по опытным данным:

- внутренний диаметр поршня ;

- наружный диаметр поршня по кольцевым выемкам  ;

- толщина днища поршня ;

- толщина кольцевой выемки ;

- высота поршня;

- высота юбки поршня

- диаметр масляного канала

Материал поршня – аллюминевый сплав АК18

Напряжение изгиба в днище, МПа

Головку поршня проверяют на сжатие и разрыв в сечении

-напряжение сжатия, МПа

где  - максимальное давление газов на дно;

где -площадь продольного диметрального сечения масляного канала.

- напряжение разрыва, МПа

где -сила инерции возвратно-поступательной движущейся массы головки

-масса головки поршня и колец;

-угловая скорость,с^-1 , при максимальной частоте вращения холостого хода

Проверяем по удельному давлению на стенку цилиндра направляющюю часть юбки и боковую поверхность поршня, МПа:

Где -максимальная величина боковой силы, МН

Что удовлетворяет требованиям для современных двигателей.

Расчёт шатунной группы

Легированной стали 49ХНМА. На втулки поршневой головки нанесена оловянно-фосфорная бронза.

Определяем размеры по опытным данным:

-внутренний диметр поршневой головки ;

-  наружный диаметр головки

- диаметр шаткнной шейки ;

- толщина стенки вкладыша ;

-длина кривошипной головки ;

-длина стержня шатуна

-ширина стержня шатуна ;

Напряжение разрыва в сечении, МПа

Где -размеры поршневой головки;

-масса поршневой группы;

  - масса верхней части головки,кг

Максимальная величина силы инерции, Мн

где   

Напряжения изгиба крышки, МПа

где -расстояние между шатунными болтами, м

–внутренний диаметр кривошипной головки, мм

Напряжение от сжатия и продольного изгиба, МПа

Где  =1,17-коэфициент учитывающий влияние продольного изгиба;

-максимальная величина силы, сжимающая шатун, МН;

-площадь поперечного сечения стержня шатуна,м²

Напряжение растяжения, МПа

где -наибольшая величина силы растягивающей шатун, МН

 и  соответственно наибольшее и наименьшее значения напряжений ассиметричного цикла.

Среднее напряжение

Запас прочности:

=730 МПа – предел усталости при симметричном цикле

=1,7-коэффициент учитывающий влияние обработки поверхности на предел усталости

=0,2 – коэффициент приведения ассиметричного цикла

Что соответствует современным требованияь