Максимальная угловая скорость холостого хода равна

, рад/с,

рад/с.

Масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения х— х равна

, кг,

кг.

Максимальная разрывающая сила составит

, МН,

МН.

Напряжение разрыва определится, как

МПа,

МПа.

Определяем напряжения в верхней кольцевой перемычке:

среза

, МПа,

МПа

изгиба

, МПа,

МПа.

сложное

, МПа,

МПа.

Определяем удельное давление поршня на стенку цилиндра:

, МПа,

МПа.

, МПа,

МПа.

Гарантированная подвижность поршня в цилиндре достигается за счет установления оптимальных зазоров между цилиндром и поршнем при их неодинаковом расширении в верхнем сечении головки поршня ∆_r′ и нижнем сечении юбки ∆′_ю.

Диаметры головки и юбки поршня с учетом монтажных зазоров:

, мм; мм,

где , мм;, мм,

мм,

мм,

мм,

мм.

Определяем диаметральные зазоры в горячем состоянии

, мм,

, мм,

где Т_ц=388К, Т_г=493К, Т_ю=428К при жидкостном охлаждении двигателя, Т_о=293К.

мм,

мм.

Тепловые зазоры обеспечены

Расчет поршневого пальца

Принимаем действительное максимальное давление сгорания p_zmax=10,29 МПа, наружный диаметр пальца d_п=45 мм, внутренний диаметр пальца d_в=27 мм, длину пальца l_п=100 мм, длину втулки шатуна l_ш=46 мм, расстояние между торцами бобышек b=51 мм.

Назначаем материал поршневого пальца – сталь 12ХН3А, модуль упругости материала Е=2,210⁵ МПа. Палец плавающего типа.

Определяем расчетную силу, действующую на палец:

газовую

, МН,

МН,

инерционную

, МН,

где ω_м = πn_м/30, рад/с,

ω_м = π1500/30=157 рад/с,

МН,

расчетную , МН,

где k=0,75,

МН.

Определяем удельное давление пальца на втулку поршневой головки шатуна

, МПа,

МПа.

Определяем удельное давление пальца на бобышки

, МПа,

МПа.

Определяем напряжение изгиба в среднем сечении пальца

, МПа,

МПа,

где - отношение внутреннего диаметра к наружному,

Определяем касательные напряжения среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна

, МПа,

МПа.

Определяем наибольшее увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации

, мм,

мм.

Определяем напряжения овализации на внешней поверхности пальца:

в горизонтальной плоскости (ψ=0^°)

, МПа,

81,56 МПа,

в вертикальной плоскости (ψ=90^°)

, МПа,

МПа.

Определяем напряжения овализации на внутренней поверхности пальца:

наибольшее напряжение в горизонтальной плоскости (ψ=0^°)

, МПа,

МПа,

в вертикальной плоскости (ψ=90^°)

, МПа,

МПа.

Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости:

МПа.

Расчет поршневого кольца

Назначаем материал кольца – серый чугун, модуль упругости материала Е=110⁵ МПа.

Определяем среднее значение давления кольца на стенку цилиндра

, МПа,

где А₀=3t, мм,

мм,

МПа.

Определяем давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности

, МПа,

где μ_х–переменный коэффициент, определяемый изготовителем в соответствии с принятой формой эпюры давления кольца на зеркало цилиндра. Для каплевидной формы эпюры давления кольца имеем:

Угол ψ, град.	0	30	60	90	120	150	180
Коэффициент μк	1,05	1,05	1,14	0,9	0,45	0,67	2,85
Давление р, МПа	0,193	0,193	0,210	0,166	0,083	0,123	0,524

П о полученным данным строим каплевидную эпюру давления кольца на стенку цилиндра (рис. 2).

Рис. 2 Эпюра сил давления кольца на стенку цилиндра