Расчет поршневого кольца дизеля

С точки зрения герметизации газового стыка основные функциональные нагрузки несет первое кольцо, оно принимает до 75 % от всех нагрузок.

Материал кольца – серый чугун.

Расчет проводим для первого кольца см. рис. 7.1.

Рис. 7.1. Расчетная схема поршневого кольца

Среднее давление кольца на стенку цилиндра:

, (7.1)

где: Е – модуль упругости материала кольца для серого чугуна равен 1 · 10⁵.

D / t – принимаем из промежутка от 22 до 25 равным 23,

t – толщина кольца, t = 114 / 23 = 4,9 мм,

А_о = 3 · t = 3 · 4,9 = 14,7 мм.

Тогда:

МПа.

В соответствии с существующими аналогичными двигателями и практическими соотношениями принимаем ширину кольца равной 3мм.

Давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности:

р = р_ср · μ_к, (7.2)

Результаты расчета р, а также μ_к для различных углов ψ приведены в табл. 7.1.

Таблица 7.1.

Давление кольца на стенку цилиндра в различных точках окружности

Значения μ_к выбраны в соответствии с /2, с.213/.

По данным табл. 7.1. строим эпюру радиальных давлений кольца на цилиндр см. рис. 7.1.

Рис. 7.1. Эпюра давлений компрессионного кольца дизеля.

Замок кольца:

S = S_o + ΔS, (7.3)

где: S – зазор в замке кольца в свободном состоянии,

ΔS – зазор в замке кольца в рабочем состоянии (тепловой зазор),

S_o/t = 2,5 ÷ 4, тогда S_o = 4,9 · 3 = 14,7,

ΔS’ – минимально допустимый зазор в замке кольца в рабочем состоянии, равен 0,1 мм,

α_к – коэффициент температурного расширения материала кольца и гильзы цилиндра (α_к = 11 · 10^-6 и α_ц = 22 · 10^-6),

ΔТ – нагрев кольца и стенок цилиндра при работе (ΔТ_к = 187^о и ΔТ_ц = 92^о)

ΔS = ΔS’ + 3,14 · D · (α_к · ΔТ_к – α_ц · ΔТ_ц) = = 0,1 + 3,14 · 114 · (11 · 10^-6 · 187 – 22 · 10^-6 · 92^о) = 0,11 мм. (7.4)

Тогда замок кольца по формуле 7.3 равен:

S = S_o + ΔS = 14,7 + 0,11 = 14,81 мм.