6.3 Исходные данные

Исходные данные выбираются в соответствии с вариантом по таблице 6.1.

Таблица 6.1 – Исходные данные

Вариант	D, мм	, МПа	Nmax, MН	a, мм	b, мм
1	57,48	12,85	1966,0	16	30
2	110,79	6,92	2874,8	30	58
3	68,92	15,33	3217,9	19	35
4	75,71	10,52	2035,3	20	40
5	72,76	8,49	2586,7	20	38
6	117,84	10,52	6963,2	32	62
7	75,96	4,93	1562,4	21	39
8	76,78	11,93	3094,8	20	40
9	98,12	4,67	2226,0	27	51
10	116,21	11,00	6917,2	31	61
11	85,50	4,68	1676,7	23	45
12	109,46	13,93	5431,4	30	56
13	65,25	7,33	1526,4	18	34
14	106,89	12,93	6768,2	29	55
15	83,35	5,79	1555,7	23	43
16	68,55	7,98	1914,4	19	35
17	100,83	9,10	2848,7	28	52
18	78,91	11,00	2160,2	22	40
19	102,23	5,46	2840,5	27	53
20	102,23	5,98	2731,8	28	52

Практическое занятие №7 расчет головки блока цилиндра

Цель занятия: - изучить методику расчета и проектирования элементов головки блока цилиндров разрабатываемого ДВС;

- иметь представление о нагрузках действующих на шпильки крепления;

- иметь общие представление о порядке расчета и проектирования крепления головки блока цилиндров.

7.1 Краткие теоретические сведения

Головка блока цилиндров представляет собой деталь сложной конфигурации. Конструкция головки и ее основные размеры зависят от размеров впускных и выпускных клапанов, свечей, форсунок, цилиндров и формы камеры сгорания. В автомобильных и тракторных двигателях с жидкостным охлаждением головки цилиндров обычно изготовляют в виде общей отливки для одного ряда цилиндров, а в двигателях с воздушным охлаждением устанавливают индивидуальные головки или головки, объединяющие два соседних цилиндра.

Одно из наиболее важных требований, предъявляемых к головке блока, — хорошее охлаждение стенок камеры сгорания и выпускного канала, а также перемычек между клапанами. Головки блока цилиндров работают в условиях воздействия на них больших знакопеременных нагрузок и высоких температур. При этом термические напряжения в головке, особенно высокофорсированных двигателей, могут намного превышать механические напряжения. Температура стенок камеры сгорания в чугунных головках достигает 350 °С, а перепады температур между отдельными точками доходят до 150 °С. В головках из алюминиевых сплавов, обладающих хорошей теплопроводностью, максимальные температуры несколько ниже, а перепады температур обычно не превышают 60 °С.

Головки блока цилиндров работают в условиях воздействия на них больших знакопеременных нагрузок и высоких температур, вызывающих значительные напряжения. Вследствие сложности конструктивных форм, определяющихся влиянием различных фак­торов, а также невозможностью точного учета всех действующих на головку сил, расчет ее на прочность является весьма условным. В связи с этим в практике двигателестроения при конструировании головок блока основные размеры их принимают по опытным данным.

Материал для изготовления головки блока должен обладать повышенной прочностью как в отношении механических, так и тепловых нагрузок. Этим требованиям в большей степени удовлетворяют алюминиевые сплавы и серые чугуны с легирующими присадками. В двигателях с воздушным охлаждением головки цилиндров изготовляют из сплавов алюминия.

Головка блока должна быть достаточно жесткой, чтобы не допустить коробления седел клапанов и других элементов головки при работе двигателя. Жесткость конструкции головки обеспечивается за счет соответствующего выбора ее основных размеров.

Толщина δ_ГОЛ нижней опорной стенки головки и толщина δ_Р (мм) стенок жидкостной рубашки для двигателей с диаметром цилиндра D = 8 - 150 мм могут быть определены по следующим приближенным зависимостям:

Для бензиновых двигателей:

Для дизелей:

При использовании алюминиевых сплавов толщина стенок соответственно увеличивается на 2 — 3 мм.

В двигателях с воздушным охлаждением индивидуальные головки рассчитывают на разрыв по сечению х — х (рис. 7.1)

Рисунок 7.1 – Расчетная схема головки блока двигателя с воздушным охлаждением

Силовые шпильки, служат для соединения головки блока с блок- картером (рис. 7.2). Они работают в условиях воздействия на них сил от предварительной затяжки, давления газов и нагрузок, возникающих из-за неравенства температур и коэффициентов линейного расширения материалов головки блока, блок-картера и шпилек. Число силовых шпилек, их конструктивные размеры и предварительная затяжка должны обеспечивать надежное уплотнение газового стыка на всех режимах работы двигателя.

Материалом для изготовления шпилек в бензиновых двигателях и дизелях служат углеродистые стали с высоким пределом упругости и высоколегированные стали. Использование материалов с высоким пределом упругости способствует уменьшению остаточных деформаций, возникающих при работе двигателя, что обеспечи­вает хорошую герметичность газового стыка.

Рисунок 7.2 – Расчетная схема шпильки