4.1. Расчет поршня. Параметры и формулы. Дизели. Низкооборотные

4. 1. Расчет поршня.

Поршни судовых дизелей изготавливают из СЧ 32, СЧ 24, СЧ 28 и алюминиевых жаропрочных сплавов марок АЛ-1, АК-2, АК-4, литейного жаропрочного сплава АЛ-19.

Конструктивные соотношения элементов поршня, поршневых пальцев и колец выбираем из табл. 2

Таблица 2.

№	Параметры и формулы	Дизели
		Низкооборотные		Высокооборотные
1.	Толщина днища поршня неохлаждаемого (чугунного или алюминиевого) (δ ) Охлаждаемого (чугунного, алюминиевого, стального)	(0, 08 ÷ 0, 2) D   (0, 05 ÷ 0, 1) D		(0, 1 ÷ 0, 2) D
2.	Зазор между тронком и втулкой цилиндра (D - D1)	чугунные – 0, 001 D алюминиевые - (0, 0015 ÷ 0, 0025) D
3.	Длина поршня, L: четырехтактного двухтактного	(1, 0 ÷ 1, 77) D (1, 4 ÷ 1, 5) D		(0, 6 ÷ 1, 0) D
4.	Длина тронковой части Lт : четырехтактного двухтактного	(1, 0 ÷ 1, 77) S (1, 0 ÷ 1, 77) S		(1, 0 ÷ 1, 77) S
5.	Зазор между цилиндром и головкой поршня (D-D2)	чугунные – (0, 006 ÷ 0, 009) D алюминиевые – (0, 009 ÷ 0, 014) D
6.	Расстояние С от верхней кромки поршня до первого кольца	(0, 6 ÷ 2, 0) δ		(0, 8 ÷ 1, 5) δ
7.	Расстояние от нижней кромки тронка до оси поршневого пальца L1	(0, 65 ÷ 0, 9) D		(0, 35 ÷ 0, 45) L
8.	Толщина стенки головки поршня S4	(0, 05 ÷ 0, 08) D		(0, 06 ÷ 0, 12) D
9.	Толщина стенки тронка, S1	(0, 33 ÷ 0, 5) S4		(0, 02 ÷ 0, 03) D
10.	Число уплотнительных колец	4 ÷ 6		3 ÷ 4
11.	Радиальная толщина кольца, b	(0, 05 ÷ 0, 028) D
12.	Высота кольца, h	(0, 5 ÷ 1, 0) b		(0, 3 ÷ 0, 6) b
13.	Ширина перемычки между канавками, h1	h1 ≥ h
14.	Диаметральный зазор между кольцом и канавкой поршня, S2	S2=0, 5 ÷ 1, 0
15.	Тепловой зазор на высоте кольца, S3	S3=0, 05 ÷ 1, 12
16.	Число маслосъемных колец	1 ÷ 3
17.	Диаметр поршневого пальца, d	(0, 35 ÷ 0, 5) D		(0, 3 ÷ 0, 5) D
18.	Диаметр внутреннего отверстия пальца, d0	(0, 4 ÷ 0, 7) d		(0, 6 ÷ 0, 8) d
19.	Длина пальца,	(0, 8 ÷ 0, 87) D
20.	Расстояние между внутренними торцами бобышек.  1 0, 45D	(0, 33 ÷ 0, 45) D
21.	Длина опорной поверхности в бобышке,  б	(0, 2 ÷ 0, 27) D
22.	Расстояние между центрами бобышек
			D – диаметр цилиндра S – ход поршня

 

 После конструктивного определения толщины днища поршня находим рабочее напряжение изгиба от совместного действия механических и тепловых нагрузок (рис. 1)

, МПа

где:

P_z – максимальное давление цикла, 62 МПа;

- диаметр заделки днища, м;

δ – толщина днища поршня, м;

 = D₂ – S₄

 = 30 МПа – для чугунный поршней без ребер;

 = 100 МПа – для чугунных поршней с ребрами;

 = 15 МПа – для алюминиевых поршней без ребер;

 = 50 МПа – для алюминиевых поршней с ребрами.

 

Рис. 1 Схема поршня.

После определения по табл. 1 длины тронка L_т проверяем ее на допустимое удельное давление (рис. 1)

Р_т = Р_{н max}/( D L_т), МПа

Р_{н max} – наибольшая нормальная сила, Мн;

D – диаметр цилиндра, М;

L_т – длина тронковой части поршня, м.

Приближенно принимаем:

а) Р_{н max} = 0, 08 P_z; при ;

б) Р_{н max} = 0, 1 P_z; при

где: P_z = максимальное давление сгорания, МПа;

[Р_т] = 0, 35 МПа для тихоходных с чугунными поршнями;

[Р_т] = 0, 55 МПа для быстроходных с алюминиевыми поршнями;

[Р_т] = 1, 0 МПа для быстроходных алюминиевых укороченных.

Р_т ≤ [Р_т] – условие работоспособности.

После определения по табл. 1 размеров бобышек проверяем их на допустимое удельное давление (рис. 2).

рис. 2 Расчет поршня с деталями

, МПа

[Р] = 40 МПа – для чугунных поршней;

[Р] = 40 МПа – для алюминиевых поршней.

Р ≤ [Р] – условие работоспособности.

После определения по таблице размеров кольца, проверяем его на изгиб (рис. 2):

 , МПа

где: D – диаметр цилиндра, м

    b – толщина кольца, м

Р – удельное давление кольца на стенку рабочей втулки, вызванное силами упругости, МПа

Р = (0, 03 ÷ 0, 06) МПа – для тихоходных дизелей;

Р = (0, 06 ÷ 0, 2) МПа – для быстроходных дизелей;

[  = (80 ÷ 150) МПа – для тихоходных дизелей;

[  = (100 ÷ 200) МПа – для быстроходных дизелей

[  – условие прочности.

Поршневые кольца для судовых дизелей изготавливаются из чугунов марок СЧ18 – СЧ28.

После определения по табл. 1 размеров поршневого пальца рассматриваем его на изгиб как двух опорную балку (рис 2. ).

Максимально изгибающий момент в среднем опасном сечении:

Момент сопротивления сечения пальца:

м³

Напряжение изгиба в пальце:

[σ _из] = 120МПа – для углеродистых сталей;

[σ _из] = 120МПа – для легированный сталей.

Поршневые кольца изготавливаются из стали 20, 15Х, 20Х, 12ХНЗА и других.

Проверяем принятые размеры на не выдавливание смазки из головного подшипника:

 ≤ к, МПа

где: к – наибольшее допустимое удельное давление в головном подшипнике. к = (15 ÷ 20) – для баббитовой заливки;

к = (25 ÷ 50) – для бронзовых втулок.

При окончательном выборе размеров поршня их необходимо согласовать с размерами верхней головки шатуна.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: