Розрахунок поршня - студопедія
Розміри елементів поршня можна прийняти по двигуну - прототипу проектованого двигуна, або за конструктивними співвідношенням, наведеними в [2].
Виконуються наступні розрахунки елементів поршня:
1) спідниця поршня - на зносостійкість;
2) днище поршня - на вигин;
3) головка поршня в перерізі по центру канавки під маслос'емноє кільце, ослабленому отворами для відводу масла - на стиск.
Спідницю поршня розраховують на зносостійкість по питомому тиску (qю. МПа) в сполученні спідниця-циліндр. Розрахунок виконують на режимі номінальної потужності за формулою
де Nmax - максимальне значення нормальної сили на розрахунковому режимі, МН;
hю - висота спідниці поршня, м; для ДсІЗ hю = (0,6-0,8) D, для дизелів hю = (0,6-1,1) D
D - діаметр поршня (циліндра), м.
Для поршнів ДсІЗ допустиме тиск qю = 0,5. 0,8 Мпа, для поршнів дизелів qю = 0,7. 1,2 МПа.
Розрахунок днища поршня на вигин виконується за відомою з опору матеріалів формулою
де -найбільший момент вигину днища поршня (МН · м),
- момент опору перерізу днища поршня вигин, м 3;
-Допускається напруга матеріалу поршня на вигин.
Згинальний момент дорівнює
де - максимальний тиск дійсного циклу на розрахунковому режимі, МПА;
ri = D / 2 (s + t + Dt] - внутрішній радіус поршня, м;
s - товщина стінки головки поршня (м), рівна для ДсІЗ s = (0,05-0,10) D, для дизелів s = (0,05-0,10) D;
t - радіальна товщина поршневого кільця (м), що дорівнює t = (0,038-0,045) D;
Dt - радіальний зазор кільця в канавці поршня, рівний 0,0007..0,0011 м.
Момент опору днища вигину дорівнює
де - товщина днища поршня, м.
Товщина днища поршня дорівнює: для ДсІЗ # 948; = (0,05 ... 0,10) D; для дизелів # 948; = (0,12 ... 0,20) D.
Значення допустимих напружень [sіз], МПа:
- при відсутності ребер жорсткості:
для поршнів з алюмінієвих сплавів 20. 25
для чавунних поршнів 40. 50
- при наявності ребер жорсткості:
для поршнів з алюмінієвих сплавів 50. 150
для чавунних поршнів 80. 200
Розрахунок поршня в небезпечному перерізі по центру канавки під маслос'емноє кільце, ослабленому отворами для відводу масла, слід перевірити для розрахункового режиму на стиск за формулою
Рz = рz Fn. МН; рz - максимальне дійсне тиск циклу (Мпа), Fn - площа поршня (м 2);
Fоп - площа небезпечного перерізу, м 2.
d к = D-2 (t + Dt) - діаметр поршня по дну канавки, м;
di = 2ri = D-2 (S + t + Dt) - внутрішній діаметр поршня, м;
F ¢ = (d к -di) × dм / 2 - площа поздовжнього діаметрального перерізу каналу, м 2;
nм ¢ - число масляних отворів, nм ¢ = 6..12.
Допустимі напруги на стиск для поршнів з алюмінієвих сплавів [sсж] = 30. 40 МПа, а чавунних - [sсж] = 60. 80 МПа.