Расчёт напряжений в поршневой головке от запрессовки втулки и от нагрева головки

Удельное давление втулки на внутреннюю поверхность

где:

- натяг при посадке на втулку

- натяг вследствие разности температурных расширений материала головки и втулки

- термический коэффициент линейного расширения материала втулки.

- термический коэффициент линейного расширения материала головки.

t = 150 C - повышение температуры головки при работы двигателя.

d = 65 мм - внутренний диаметр головки (внешний диаметр втулки).

= 59 мм - внутренний диаметр втулки.

= 96 мм - внешний диаметр головки.

- коэффициент Пуассона, .

, - модуль упругости материала головки и втулки соответственно.

Напряжения на внешней поверхности головки

Напряжения на внутренней поверхности головки

Общий запас прочности верхней головки шатуна

Величина деформации головки

Где

Величина δ не должна превышать половины монтажного зазора между втулкой и поршневым пальцем

Где

Давление между втулкой и поршневым пальцем от сил давления газа

,

где

Полученное значение k лежит в пределах 500-900 кгс/см²

5.2.2 Расчет стержня шатуна

Максимальная сила, сжимающая стержень шатуна

,

Где Р_z – максимальная сила давления газов,

Р_j – сила инерции ПДМ с учётом массы шатуна, расположенной над расчётным сечением.

Для многооборотных двигателей: максимальное напряжение сжатия

минимальное напряжение растяжения

Где F_min = 8,74·10^-3 м² – площадь минимального сечения стержня шатуна, k = 1,2 – коэффициент, учитывающий влияние изгиба.

Амплитуда напряжений

Среднее напряжение

Запас прочности

Что является допустимым для быстроходных форсированных дизелей.

5.2.3 Расчёт крышки кривошипной головки шатуна

Рис.28 Расчетная схема кривошипной головки шатуна

Крышка шатуна нагружается в ВМТ в начале такта впуска силой инерции поступательно-движущихся и вращающихся масс шатуна, расположенных над полостью разъема кривошипной головки.

При расчёте отъёмной крышки шатуна делают следующие допущения:

1. Стык между крышкой и шатуном не раскрывается, т.е. головка считается неразъёмной;

2. Сечение головки предполагается постоянным и равным среднему сечению крышки;

3. Средний диаметр головки считается равным расстоянию между шатунными болтами;

4. Распределение давлений от растягивающей силы принимается косинусоидальным;

5. Место заделки считается расположенным под углом α₀ = 40⁰ к горизонтальной оси;

6. Вкладыши деформируются совместно с головкой.

- поступательно движущиеся массы.

- масса вращающейся части шатуна.

- масса крышки.

- длина среднего сечения крышки

- длина среднего сечения вкладыша

- толщина среднего сечения крышки

- толщина среднего сечения вкладыша

В качестве расчётного усилия Р принимают силы инерции всех движущихся масс, за исключением массы самой крышки

Напряжение изгиба в среднем сечении крышки

, Допускаемые напряжения изгиба -

где - момент инерции и площадь среднего сечения крышки; - момент инерции и площадь среднего сечения вкладыша;

W – момент сопротивления изгибу.

Для прямоугольного сечения:

Уменьшение диаметра кривошипной головки за счёт деформации во время работы

Для форсированных высокооборотных двигателей