Расчет автомобильного карбюраторного двигателя (стр. 10 из 13)
5.1 – Расчетная схема поршневой группы
5.1.1 Днище поршня
Максимальное напряжение изгиба в диаметральном сечении днища поршня
в МПа: 
; 
.где
МПа.Днище поршня должно быть усилено ребрами жесткости, поскольку расчетные напряжение превышает допускаемые 20…25 МПа.
5.1.2 Головка поршня
Головка поршня в сечении
, ослабленная отверстиями для отвода масла, проверяется на сжатие и разрыв.Для определения напряжения сжатия определяем:
- диаметр поршня по дну канавок
в м: 
; 
.- площадь продольного диаметрального сечения масляного канала
в м2: 
; 
.- площадь сечения
головки поршня 
в м2: 
; 
.- максимально сжимающую силу
в МН: 
; 
.Напряжение сжатия
в МПа: 
; 
.Рассчитанное напряжение сжатия не превышает допустимые значения напряжений на сжатие для поршней из алюминиевых сплавов – (30…40)МПа
Для определения напряжения разрыва в сечении
определяем:- максимальную угловую скорость вращения коленчатого вала при холостом ходе
в рад∕с: 
; 
.- массу головки поршня с кольцами
в кг: 
; 
. 
где
кг – масса поршневого комплекта из динамического расчетаСила инерции возвратно-поступательно движущихся масс
в МН определяется для режима максимальной частоты вращения при холостом ходе двигателя: 
; 
.где
м ― отношение радиуса кривошипа к длине шатуна из динамического расчета.Напряжение разрыва
в МПа: 
; 
.Рассчитанное напряжение разрыва не превышает допустимые значения напряжений на разрыв для поршней из алюминиевых сплавов – (4…10) МПа.
5.1.3 Юбка поршня
Юбка поршня проверяется на износостойкость по удельному давлению
в МПа на стенку цилиндра от максимальной боковой силы 
: 
; 
.Рассчитанное значение удельного давления не превышает допустимые значения напряжений для современных двигателей – (0,33…0,96) МПа
5.2 Поршневое кольцо
Проводим расчет компрессионного кольца. Материал кольца – серый чугун.
Среднее давление в МПа кольца на стенку цилиндра определяется по формуле:
; 
.где
=1∙105 – модуль упругости чугунаРассчитанное среднее радиальное давление не превышает допустимые значения, которые составляют (0,11…0,37) МПа.
Для обеспечения хорошей приработки кольца и надежного уплотнения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности должно изменяться по эпюре с повышением давления у замка.
где
― значение отношения давления кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности к среднему давлению.Таблица 5.2― Построение эпюры давления кольца двигателя на стенку цилиндра
 , град | 0 | 30 | 60 | 90 | 120 | 150 | 180 |
| | 1,05 | 1,04 | 1,02 | 1,0 | 1,02 | 1,27 | 1,5 |
| Р, МПа | 0,183 | 0,182 | 0,178 | 0,175 | 0,178 | 0,222 | 0,262 |
Напряжение изгиба кольца в рабочем состоянии
в МПа: 
; 
.Напряжение изгиба кольца при надевании его на поршень
в МПа: 
; 
.где
― коэффициент зависящий от способа надевания кольца.Рассчитанные напряжения при изгибе кольца не превышает допустимые значения, которые составляют (220…450) МПа.
Рисунок 5.2 ― Эпюра давлений компрессионного кольца на стенку цилиндра
5.3 Шатун
Принимаем материал шатуна – Сталь 40.
Материал втулки – Бронза.
Таблица 5.3 ― Размеры элементов шатуна
| Элементы шатуна | Расчетные зависимости для карбюраторного двигателя | Значения размеров, мм |
Наружный диаметр пальца  | 0,25∙D | 25 |
Внутренний диаметр поршневой головкисо втулкой  | 1,2∙ | 30 |
Наружный диаметр головки  | 1,4∙ | 38 |
Минимальная радиальная толщина стенкиголовки  | ( - )/2 | 4 |
Радиальная толщина стенки втулки  | ( - )/2 | 2,5 |
Длина втулки шатуна  | 0,385∙D | 38 |
Диаметр шатунной шейки  | 0,65∙D | 65 |
Толщина стенки вкладыша  | 0,04∙ | 2,5 |
Расстояние между шатунными болтами  | 1,7∙ | 110 |
Длина кривошипной головки  | 0,75∙ | 50 |
Размеры среднего сечения В-В шатуна:-  -  -  -  | 0,50∙ 1,22∙ 0,55∙ 4,0…7,5 | 52 67 19 3 |
5.3.1 Поршневая головка