Меню
Предыдущая     |         Содержание     |    следующая

Автомобильные двигатели

Расчет поршневого пальца

В существующих двигателях в основном распространены плавающие пальцы (см. рис. 255); пальцы, защемленные в поршневой головке шатуна, имеют ограниченное применение.

Диаметр поршневого пальца заметно влияет на высоту поршня, его массу, а также на размеры и массу поршневой головки шатуна. При выборе наружпого и внутреннего диаметров пальца следует исходить из допустимых напряжений изгиба и среза, а также напряжений и деформаций пальца, возникающих при его овализации.

Поверхности в сочленении пальца с бобышками и втулкой поршневой головки проверяют на условное давление, влияющее на выдавливание смазки и износ этих поверхностей.

, жесткости бобышек и головки шатуна и зазоров в сочленениях пальца.

Разрушения пальца, вызываемые чаще всего напряжениями, возникающими при его овализации, изгибе и срезе, носят усталостный характер. Разрушение пальца обычно начинается с внутренней поверхности, на которой появляются продольные микротрещины. При циклическом характере нагрузок они прогрессивно увеличиваются и вызывают усталостное разрушение пальца.

При проектировании размеры пальца в первом приближении могут быть выбраны по статистическим данным с последующей проверкой расчетом.

В табл. 36 приведены относительные конструктивные размеры пальцев.

Внутреннюю поверхность пальца делают цилиндрической одного диаметра по всей длине. Для повышения усталостной прочности

пальца в форсированных двигателях внутреннюю поверхность необходимо полировать. В случае химико-термической обработки внутренней поверхности усталостная прочность пальца повышается при цементации на 1520%, а при азотировании на 3545%.

Плавающие пальцы от осевых перемещений фиксируются пружинящими кольцами прямоугольного или круглого сечения (см. рис. 255). В поршень, изготовленный нз алюминиевого сплава, палец устанавливают с натягом или с очень незначительным зазором (в случае применения эвтектических кремиеалюмиииевых сплавов). При прогревании двигателя после пуска натяг исчезает.

Относительные натяги и зазоры в соединении пальца с поршнем приведены в табл. 37.

Палец рассчитывают на усилие, возникающее при работе двигателя на режиме максимального крутящего момента, когда давление газов в цилиндре максимально. Силы инерцни поршня, направленные в в. м. т. от оси коленчатого вала и разгружающие поршневой палец, при расчетах на режиме максимального крутящего момента не учитывают. При поверочных расчетах на номинальном скоростном режиме, когда силы инерции достигают значительной величины (особенно в карбюраторных двигателях), их необходимо принимать во внимание.

Поршневые пальцы испытывают циклические нагрузки. Однако для плавающих пальцев, которые могут вращаться вокруг своей оси, запас прочности не определяют.

Условное давление, приходящееся на единицу площади проекции опорной поверхности в бобышках поршня,

во втулке поршневой головки шатуна

; 0,7 коэффициент, учитывающий массу поршневого пальца.

МПа. Верхние пределы относятся к быстроходным дизелям. Напряжение изгиба пальца

Напряжения визг не должны превышать 200250 МН/м2. Данная формула выведена из условия распределения нагрузки по длине пальца согласно зпюре, приведенной на рис. 255. В этом случае расчетные деформации лучше всего совпадают с деформациями, измеренными путем тензометрироваиия. Форма эпюры нагрузок в бобышках определяется видом заделки пальца, зависящей от соотношения жесткостей бобышек и пальца и от зазоров в сочленениях.

Поломки от напряжений изгиба чаще наблюдаются в толстостенных пальцах.

Максимальные касательные напряжения от среза пальца возникают в сечениях IVIV (см. рис. 255) между бобышками и поршневой головкой шатуна. Максимальное касательное напряжение в нейтральной плоскости

Коэффициент К был введен в формулу после сопоставления расчетных диаметральных деформаций с измеренными. Диаметральная деформация не должна превышать половины диаметрального зазора между пальцем и втулкой поршневой головки.

Напряжения, возникающие при овализации пальца, подсчитывают по следующим формулам:

в горизонтальной плоскости соответственно наружной и внутренней поверхностях

в вертикальной плоскости соответственно на наружной и внутренней поверхностях

Наибольшие напряжения сжатия ai0, возникающие на внутренней поверхности в горизонтальной плоскости, не должны быть больше 300 МН/м2.

Реклама