Расчёт деталей двигателя

αц и αп – коэффициенты линейного расширения материалов цилиндра и поршня, αц = 11·10-6 1/К, αп = 22·10-6 1/К;

Тц, Тг и Тю – соответственно температура стенок цилиндра, головки и юбки поршня в рабочем состоянии, Тц = 385 К, Тг = 500 К и Тю = 428 К;

То – начальная температура цилиндра и поршня, То = 293 К.

Тепловые зазоры обеспечены.

Расчет поршневого пальца

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляются требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные никелем и хромом стали с твёрдой поверхностью и вязкой основой. Максимальные напряжения в пальцах дизелей возникают при работе на номинальном режиме.

Основные конструктивные размеры поршневых пальцев принимаются по данным прототипа. Кроме того по данным теплового расчета принимаем: максимальное давление сгорания = 12,64 МПа, наружный диаметр пальца

dп = 45 мм, внутренний диаметр пальца dв = 27 мм, длина пальца lп = 104 мм, длина опорной поверхности пальца в головке шатуна lш = 52 мм, расстояние между торцами бобышек b = 51 мм.

Материал поршневого пальца – сталь 12ХНЗА, Е = 2,2×105 МПа. Палец плавающего типа.

Определяем расчетную силу, действующую на палец:

газовая:

, МПа, (3.21)

где k – коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца, k = 0,72;

МПа.

инерционная:

, МН, (3.22)

где – угловая скорость при номинальной частоте вращения,

, рад/с, (3.23)

рад/с.

МН.

расчётная:

, МН, (3.24)

где к=0,72,

, МН.

Определяем удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна:

, МПа, (3.25)

МПа.

Определяем удельное давление пальца на бобышки:

, МПа, (3.26)

МПа,

где – длина опорной поверхности пальца в бобышках, м.

Определяем напряжение изгиба в среднем сечении пальца:

, МПа, (3.27)

МПа,

где – отношение внутреннего диаметра пальца к наружному.

Определяем касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:

, МПа, (3.28)

МПа.

Определяем наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:

, мм, (3.29)

мм,

где Е – модуль упругости материала пальца, Е = 2,2×105 МПа.

Определяем напряжения овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (ψ = 0°)

, МПа, (3.30)

МПа.

в вертикальной плоскости (ψ = 90°)

, МПа, (3.31)

Популярные материалы:

Варианты возможных методов восстановления автосцепного оборудования
Значительную часть в общем объеме работ по ремонту деталей автосцепного устройства составляют электросварочные работы, причем наибольшее время затрачивается на наплавку изношенных поверхностей. Наплавочные работы ведут следующими способа ...

Порт Мессина
( Меззша) (шир.38°1Г М, долг.15°34' О) расположен в бухте, образованной полуостровом Браччо-ди-Сан-Райнери. Вход в порт возможен в любую погоду для судов длиной до 200 м, с максимальной осадкой 9 м. В порту суда не должны разворачиваться ...

Выбор роторной части ГТД и основных параметров рабочего процесса
Выбираем двухвальную схему с подпорными ступенями. У такой конструкции масса меньше по сравнению с трёхвальной схемой. Подпорные ступени применяются для улучшения работы КВД, т. к. мал напор, создаваемый корневой частью лопаток вентилятор ...