Расчет поршневого комплекта

Расчёт поршня

На основании данных теплового расчёта, скоростной характеристики и динамического расчёта принимаем:

Рис 7.1. Схема поршня

Диаметр цилиндра D = 125 мм;

Ход поршня S = 125 мм;

Максимальное давление сгорания pz = 8,99 МПа при n = 1600;

Площадь поршня Fп = 122,72 см2;

Масса поршневой группы mп = 3,804 кг;

Наибольшая нормальная сила N = 0,005321 МН при φ = 380°;

Частота вращения nN = 2100 ;

λ = 0,197.

Принимаем [1]:

Высота поршня Н = 125 мм;

Высота юбки поршня hю = 75 мм;

Радиальная высота первого компрессионного кольца t = 5 мм;

Радиальный зазор кольца в головке поршня ∆t = 0,7 мм;

Толщина стенки головки поршня s = 8,75 мм;

Толщина верхней кольцевой перемычки hп = 4 мм;

Число и диаметр масляных каналов в поршне n’м = 8 и dм = 1,5 мм.

Материал поршня – алюминиевый сплав:

αп = 22∙10-6 ;

Материал гильзы цилиндра – серый чугун:

αц = 11∙10-6 .

а) Напряжение сжатия в сечении х – х:

площадь сечения х – х:

где dк = D-2∙(t+∆t) = 125-2∙(5+0,7) = 113,6 мм – диаметр поршня по дну канавок;

di = D-2∙(s+t+∆t) = 125-2∙(8,75+5+0,7) = 96,1 мм – внутренний диаметр

поршня, принимаем равным 96 мм;

.

максимальная сжимающая сила:

pzmax = pz∙Fп = 8,99∙122,72∙10-4 = 0,1103 МН

напряжение сжатия:

Полученное значение напряжения лежит в требуемых пределах [1] для алюминиевых поршней.

б) Напряжение разрыва в сечении х – х:

максимальная угловая скорость холостого хода:

масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х – х:

mx-x = 0,55∙mп = 0,55∙3,704 = 2,037 кг

максимальная разрывающая сила:

pj = mx-x∙R∙ω2x.x.max∙(1+λ) = 2,037∙0,0625∙303,482∙(1+0,197)∙10-6 = 1,175 МН

напряжение разрыва:

Полученное значение напряжения лежит в требуемых пределах [1] для алюминиевых поршней.

в) Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

среза:

изгиба:

сложное:

Полученное значение напряжения лежит в требуемых пределах [1] для алюминиевых поршней.

г) Удельные давления поршня на стенку цилиндра:

Полученное значение напряжения лежит в требуемых пределах [1] .