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:

Индикаторные показатели рабочего процесса
Одним из основных показателей, характеризующих качество двигателя, является среднее индикаторное или эффективное давление цикла. Чем больше индикаторное давление, тем эффективнее используется рабочий объем цилиндра (двигателя), тем меньше ...

Характерные неисправности карбюратора
При работе двигателя в карбюраторе могут появиться неисправности, которые приводят к перебоям в работе двигателя. Характерные неисправности указаны в таблице 1. Таблица 1 - Неисправности карбюратора Причина неисправности Метод уст ...

Консервация
При подготовке дизеля к длительной стоянке в межнавигационный период удаляют воду из системы охлаждения и продувают её сжатым воздухом, заполняют топливную систему обезвоженным дизельным топливом, сливают смазочные масла из системы, промы ...