Общие сведения. Расчет деталей с целью определения напряжений и деформаций, возникающих при работе двигателя, производится по формулам сопротивления материалов и деталей

Расчет деталей с целью определения напряжений и деформаций, возникающих при работе двигателя, производится по формулам сопротивления материалов и деталей машин. До настоящего време­ни большинство из используемых расчетных выражений дают лишь приближенные значения напряжений.

Несоответствие расчетных и фактических данных объясняется различными причинами, основными из которых являются: отсутст­вие действительной картины распределения напряжений в матери­але рассчитываемой детали; использование приближенных расчет­ных схем действия сил и места их приложения; наличие трудно учитываемых знакопеременных нагрузок и невозможность опреде­ления их действительных значений; трудность определения условий работы многих деталей двигателя и их термических напряжений; влияние не поддающихся точному расчету упругих колебаний; нево­зможность точного определения влияния состояния поверхности, качества обработки (механической и термической), размеров детали и т. д. на величину возникающих напряжений.

В связи с этим применяемые методы расчета позволяют по­лучить напряжения и деформации, являющиеся лишь условными величинами и характеризующие только сравнительную напряжен­ность рассчитываемой детали. Это положение становится все акту­альнее в последние годы в связи с достижениями в области создания новых конструкционных материалов особо высокой прочности-В двигателестроении уже используются композиционные матери­алы, созданные на основе включения в основной материал деталей высокопрочных полимеров, пластмасс, керамики и т. п. Созданы и создаются конструкционные материалы с заранее заданными свойствами.

Основными нагрузками, действующими на детали двигателя, являются силы давления газов в цилиндре и силы инерции поступа­тельно и вращательно движущихся масс, а также усилия от упругих колебаний и тепловых нагрузок.

Нагрузка от давления газов непрерывно изменяется в течение рабочего цикла и имеет максимальное значение лишь на срав­нительно небольшом участке хода поршня. Нагрузка от инерцион­ных сил имеет периодический характер изменения и в быстроход­ных двигателях иногда достигает значений, превышающих нагрузку от давления газов. Указанные нагрузки являются источниками раз­личных упругих колебаний, представляющих опасность при явлени­ях резонанса.

Усилия от температурных нагрузок, возникающие в результате выделения теплоты при сгорании рабочей смеси и трения, снижают механическую прочность материалов и вызывают дополнительные напряжения в сопряженных деталях при их различном нагревании и различном линейном (или объемном) расширении.