Расчет деталей двигателя на прочность

Поршень работает в тяжелых условиях, так как подвергается воздействию как механических нагрузок от давления газов и сил инерции, так и термических из-за необходимости отвода теплоты от нагретой газами головки в охлаждающую среду. Кроме того, направляющая часть работает на износ при высоких температурах. Основные требования к материалу поршня:

- хорошая теплопроводность;

- малые значения коэффициента линейного расширения;

- высокая механическая прочность и жаростойкость;

- малый удельный вес.

Для уменьшения износа юбка поршня имеет бочкообразный профиль по образующей и овальный профиль в поперечном сечении. Днище поршня имеет выемку, а в бобышках сделаны отверстия для прохода масла к поршневому пальцу.

Материал поршня – алюминиевый сплав.

Исходные данные:

Толщина днища поршня d=7,5мм

Высота поршня Н=94,6мм

Высота юбки поршня hю=67мм

Толщина стенки головки поршня S=7,25мм

Величина верхней кольцевой перемычки hn=3мм

Число масляных канавок в поршне nм=6

Диаметр масляных канавок dм=0,6мм

Наружный диаметр пальца dn=27мм

Длина втулки шатуна lш=34мм

Длина пальца ln=70мм

Расстояние между торцами бобышек в=36мм

Рис.3.1. Расчетная схема поршня

Напряжения, возникающие по контору заделки

,

где t – радиальный зазор маслосъемного кольца (t = 3,225 мм);

∆t – радиальный зазор компрессионного кольца (∆t = 0,8 мм).

Напряжения в центре днища

Рассчитаем сечение Х-Х

Напряжения сжатия

Напряжение разрыва в сечении Х-Х

Напряжения в верхней кольцевой перемычке.

а) среза

б) изгиба

в) суммарное

Удельное давление на стенку цилиндра

Расчет поршневого пальца на прочность

Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации.

Поршневой палец - стальной, трубчатого сечения. Для повышения износостойкости его наружную поверхность цементируют и закаливают.

Материал пальца – Ст15Х ГОСТ 4543-71

Исходные данные:

Наружный диаметр пальца dn=27мм

Внутренний диаметр пальца dв=18мм

Длина пальца lп=70мм

Длина втулки шатуна l ш=34мм

Расстояние между торцами бобышек b=36мм

Расчетная сила, действующая на поршневой палец:

- газовая:

-инерционная:

Рис.3.2. Расчетная схема поршневого пальца а- распределение нагрузки, б- эпюры напряжений

-расчетная:

где k=0,83 – коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца

Удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

Удельное давление пальца на бобышки

Напряжение изгиба в среднем сечении пальца

Касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна.

Наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

Напряжение овализации на внешней поверхности кольца в горизонтальной плоскости (т.1 j=0°)

В вертикальной плоскости (т.3, j=9

Информация по теме:

Общие принципы определения себестоимости
Под себестоимостью изделия понимают расходы предприятия под его изготовлению и реализации. Так как проектируется новое устройство, то в себестоимость включаются затраты на проведения научных исследований, проектных и конструкторских работ. Структура затрат и их величина определяются условиями изгот ...

Выбор организационной формы сборки
В машиностроении применяют следующие организационные формы сборки машин: стационарную, осуществляемую без пооперационного расчленения сборочного процесса и при неподвижном собираемом объекте, и поточную, характеризующуюся расчленением технологического процесса на операции и осуществляемую как при н ...

Анализ повреждаемости автосцепного устройства
Детали автосцепного устройства в процессе работы подвергаются сложному силовому воздействию, в результате чего в элементах возникают всевозможные деформации: растяжения, сжатия, изгиба и кручения. Габаритные размеры основных деталей автосцепного устройства по условиям размещения их на раме вагона, ...