Розрахунок силових шпильок кришки циліндра



Мы поможем в написании ваших работ!


Мы поможем в написании ваших работ!



Мы поможем в написании ваших работ!


ЗНАЕТЕ ЛИ ВЫ?

Розрахунок силових шпильок кришки циліндра



Голівки до блоку циліндрів, а також голівкі циліндрів до картера, якщо вони виконані роздільно, кріплять за допомогою силових шпильок. Шпильки розміщають у голівці якнайближче до осі блоку циліндрів. Основна вимога до шпильок – гарантія нерозкриття газового стику при будь-яких режимах роботи двигуна. Це забезпечується прокладками і попереднім затягуванням шпильок.

Силові шпильки для автотракторних двигунів виконують із вуглеродистих сталей. Для особливо навантажених шпильок застосовують сталі 18ХНМА, 18ХНВА, 20ХНВА та ін. Щоб збільшити міцність, застосовують шпильки й болти з різьбленням спеціального профілю, стрижні болтів шліфують. Переходи від одного діаметра до іншого виконують плавними.

При розрахунку шпильки на міцність враховують: силу попереднього затягування, сумарну силу і відповідне їй напруження в шпильці при максимальному значенні рz у нагрітому двигуні та запасу мощності. При цьому приймають, що тиск від газів даного циліндра поширюється тільки на шпильки, розташовані безпосередньо в цьому циліндрі.

Через труднощі обліку дійсних умов роботи шпильок розрахунок їх на міцність проводять за спрощеною схемою.

Сила попереднього затягування для силових шпильок (мінімальна сила, що діє на шпильки Рр min):

Рпред =m (1 - c)Р¢ ,

де m – коефіцієнт затягування шпильки. m=1,5...2. У з'єднаннях із прокладкою: m=5 і вище;

c - коефіцієнт основного напруження нарізного з'єднанння (c=0,15…0,25)

Р¢– сила тиску газів при згорянні, що приходиться на одну шпильку

Р¢= p Fгол/iшп ,

де Fгол = (1,1- 1,3)×pD2/4 при верхньому розташуванні клапанів,

Fгол = (1,7- 2,2)×pD2/4 при нижньому розташуванні клапанів,

iшп—число шпильок на один циліндр.

Максимальна сила, що розтягує шпильку:

Рр max = Рпред +c× Р¢.

Відповідно максимальна і мінімальна напруження в шпильці:

sP мах = Рр max / fmin, ,

sP мin = Рр min / fmin, ,

де fmin - перетин шпильки по внутрішньому діаметру різьби.

Амплітуда і середнє значення напруження:

s а = (sP мах - sP мin ) /2,

s m = (sP мах + sP мin ) /2,

Запас міцності шпильки за межею утоми

ns =s -1 / (ks× sa + as × s m ),

де as - коефіцієнт приведення даного асиметричного циклу до симетричного;

ks - ефективний коефіцієнт концентрації напруження у різьбі (ks =3,5...4 для вуглеродистих, ks = 4...5,5 для легованих сталей).

Для легованих сталей напруження в мінімальному перетині шпильок допускають:

при попередньому затягуванні 190 - 290 МПа ;

від термічного навантаження 140 - 190 МПа.

Сумарні напруження від попереднього затягування і температурного навантаження для легованих сталей 320—540 МПа, для вуглеродистих сталей 100—150 МПа.

Запас міцності для шпильок і анкерних болтів 2-4. Для орієнтованої оцінки розміру болтів приймають fmin/ Fцил = 1-1,4%.

Якщо голівка виконана з алюмінієвого сплаву, то для попередження зминання голівки під гайки підкладають сталеві шайби збільшеного діаметра:

Dшайбы = (1,25-1,5) Dгайки.


ТЕМА 24 РОЗРАХУНОК ДЕТАЛЕЙ ПОРШНЕВОЇ ГРУПИ

 

Розрахунок поршня

Найбільш напруженим елементом поршневої групи є поршень, що працює при високих навантаженнях. Розрахунок поршня з урахуванням перемінних навантажень дуже складний. Ці навантаження враховуються при встановленні відповідного допустимого напруження.

Для визначення навантажень у небезпечних переріз поршня, необхідно розрахувати товщину днища, кільцеву перемичку, ослаблену отворами для відводу масла, і максимальний питомий тиск на тертьових поверхнях. Основні характерні розміри поршня і деталей поршневої групи представлені на малюнку 24.1.

 
 

Малюнок 24.1 - Схема для розрахунку поршневої групи

 

Днище поршня розраховують на вигин від дії сили тиску газів як рівномірно навантажену круглу плиту, що вільно спирається на циліндр, за формулою:

де ri=di/2 - внутрішній радіус днища поршня;

δ - мінімальна товщина днища поршня.

Як максимальний тиск згоряння, як і при розрахунку гільзи циліндра, варто приймати дійсний тиск згоряння з теплового розрахунку двигуна.

Необхідно мати на увазі, що значення допустимих напружень у днищі поршня можуть бути істотно збільшені за рахунок ребер жорсткості. При відсутності у днищі ребер жорсткості орієнтовно припустимі значення напруження не повинні перевищувати для поршнів з алюмінієвих сплавів 25 МПа, для чавунних поршнів – 50 МПа.

При наявності ребер жорсткості допустимі напруження не повинні перевищувати для поршнів з алюмінієвого сплаву 150 МПа, для чавунних поршнів - 200 МПа.

Особливу увагу звертають на розрахунок перетину X-Х, послабленого отворами для відводу масел. Рекомендується робити розрахунок цього перетину як на стиск від сили тиску газів, так і на розтягання від сили інерції мас голівки поршня, що рухаються поступово, розташованих вище зазначеного перетину, з огляду на швидкохідність автомобільних двигунів і можливість збільшення частоти їхнього обертання на холостому ході до 1.3nном.

Напруження стиску в кільцевому перетині, який ослаблений отворами для відводу масел, від сили тиску газів:

де Fп - площа днища поршня;

F х-х - площа перетинуХ-Х (малюнок 24.1).

Напруження розтягання для режиму максимальної частоти обертання при холостому ході двигуна

(24.1)

де mх-х маса голівки поршня з кільцями вище перетину Х~Х (малюнок 24.1);

wхх.max- максимальна кутова швидкість холостого ходу двигуна.

При визначенні площі перетину X- Х, як і при розрахунку в цілому, використовують наближені співвідношення геометричних параметрів поршня, особливо, якщо їхнє визначення по прототипу двигуна уcкладнено. Площу перетину Х-Х обчислюють з урахуванням діаметра й кількості отворів для відводу масла.

При визначенні маси голівки поршня, що входить у формулу (24.1), можна орієнтовано приймати її як рівну 0,4-0,6 від маси поршневої групи.

З метою запобігання підвищеного зносу циліндро-поршневоі групи в результаті сухого тертя необхідно перевіряти максимальні питомі тиски на тертьових поверхнях. Проводиться перевірка "юбки" поршня, для якої питомі тиски

(24.2)

де hю - висота "юбки" поршня (малюнок 24.1).

Як орієнтовні значення напруження стиску для поршнів з алюмінієвих сплавів рекомендується приймати 40 МПа, а для чавунних - 80 МПа. Відповідно напруження розтягання рівні 10 і 20МПа. Максимальний тиск, який розрахований за формулою (24.2), не повинен перевищувати 1МПа.

 



Последнее изменение этой страницы: 2016-04-26; Нарушение авторского права страницы; Мы поможем в написании вашей работы!

infopedia.su Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. Обратная связь - 3.233.242.204 (0.012 с.)