![]() Главная страница Случайная страница КАТЕГОРИИ: АвтомобилиАстрономияБиологияГеографияДом и садДругие языкиДругоеИнформатикаИсторияКультураЛитератураЛогикаМатематикаМедицинаМеталлургияМеханикаОбразованиеОхрана трудаПедагогикаПолитикаПравоПсихологияРелигияРиторикаСоциологияСпортСтроительствоТехнологияТуризмФизикаФилософияФинансыХимияЧерчениеЭкологияЭкономикаЭлектроника |
Поршневой палец
Во время работы двигателя поршневой палец подвергается воздействию переменных нагрузок, приводящих к возникновению напряжений изгиба, сдвига, смятия и овализации. В соответствии с указанными условиями работы к материалам, применяемым для изготовления пальцев, предъявляются требования высокой прочности и вязкости. Этим требованиям удовлетворяют цементированные малоуглеродистые и легированные никелем и хромом стали с твердой поверхностью и вязкой основой. Основные конструктивные размеры поршневых пальцев (см. рис. 12.1) обычно принимаются по статистическим данным (см. табл. 12.1) или по данным прототипов с последующей проверкой расчетом. Большинство бензиновых двигателей имеют поршневые пальцы диаметром 20 «*г 23 мм с цилиндрическим внутренним отверстием. Пальцы диаметром 17 — 19 мм имеют двигатели малого рабочего объема. В современных высокофорсированных двигателях наблюдается тенденция увеличения толщины стенок пальцев и уменьшения их длины, особенно при использовании способа фиксации шатуна от осевого перемещения в бобышках поршня. Поршневые пальцы дизелей имеют диаметр в основном в пределах 24 — 30 мм, но в 1, 5 — 2 раза более толстые стенки в целях обеспечения их жесткости и прочности. Основные типы поршневых пальцев представлены на рис. 12.8. Расчет поршневого пальца включает определение удельных давлений пальца на втулку верхней головки шатуна и на бобышки, а также напряжений от изгиба, среза и овализации. Максимальные напряжения в пальцах бензиновых двигателей возникают при работе на режиме максимального крутящего момента, а в пальцах дизелей — при работе на номинальном режиме. Расчетная сила (МН), действующая на поршневой палец:
Для бензиновых двигателей: рz.max - максимальное давление газов на режиме максимального крутящего момента, МПа; k = 0, 76…0, 86 - коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца;
Удельное давление (МПа) пальца на втулку поршневой головки шатуна
где dп - наружный диаметр пальца, м; lш - длина опорной поверхности пальца в головке шатуна, м. Удельное давление плавающего пальца на бобышки
где lп - общая длина пальца, м; b - расстояние между торцами бобышек, м; (lп - b) - длина опорной поверхности пальца в бобышках, м. Для современных автомобильных и тракторных двигателей qШ = 20…60 МПа и qб = 15…50 МПа. Нижние пределы относятся к тракторным двигателям. Напряжение изгиба пальца (МПа) при условии распределения нагрузки по длине пальца согласно эпюре, приведенной на рис. 22:
где α = dВ/dП - отношение внутреннего диаметра пальца к наружному. Для автомобильных и тракторных двигателей [σ ИЗ] = 100…250 МПа. Касательные напряжения (МПа) от среза пальца в сечениях, расположенных между бобышками и головкой шатуна:
Для автомобильных и тракторных двигателей [τ ] = 60…250 МПа. Нижние пределы относятся к тракторным двигателям, а верхние - к пальцам, изготовленным из легированной стали. Вследствие неравномерного распределения сил, приложенных к пальцу (принимается синусоидальное распределение нагрузки по поверхности пальца - рис. 22, а), при работе двигателя происходит деформация сечения пальца (овализация). Возникающие при этом напряжения имеют различные значения по длине пальца и его •речению. Рис. 22. Расчетная схема поршневого пальца: а - распределение нагрузки; б - эпюры напряжений
Максимальная овализация пальца (наибольшее увеличение горизонтального диаметра Δ dп.max, мм) наблюдается в его средней, наиболее напряженной части:
где Е - модуль упругости материала пальца (для стали ЕП =(2, 0…2, 3)·105 МПа). Значение Δ dп.max не должно быть больше 0, 02…0, 05 мм. Напряжения, возникающие при овализации пальца на внешней и внутренней поверхностях (рис. 22, б), определяют для горизонтальной (точки 1 и 2 при φ = 0°) и вертикальной (точки 3 и 4 при φ = 90°) плоскостей по следующим формулам: - на внешней поверхности пальца в горизонтальной плоскости (точки 1, ψ = 0)
- на внешней поверхности пальца в вертикальной плоскости (точки 3, ψ = 90˚)
- на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости (точки 2, ψ =0°)
- на внутренней поверхности пальца в вертикальной плоскости (точки 4, ψ =90°)
Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости. Это напряжение, подсчитанное по формуле (5, 47), не должно превышать 300…350 МПа.
|