Касательное напряжение среза в сечениях между бобышками и головкой шатуна:
МПа<200 МПа (5.24)
Увеличение горизонтального диаметра пальца при овализации:
,мм (5.25)
мм<0.05мм
Определяем напряжения овализации на внешней поверхности пальца:
в горизонтальной плоскости (ψ=0°)
, МПа, (5.26)
110,6 МПа,
в вертикальной плоскости (ψ=90°)
, МПа, (5.27)
МПа.
Определяем напряжения овализации на внутренней поверхности пальца:
в горизонтальной плоскости (ψ=0°)
, МПа, (5.28)
МПа,
в вертикальной плоскости (ψ=90°)
, МПа, (5.29)
МПа.
Наибольшее напряжение овализации возникает на внутренней поверхности пальца в горизонтальной плоскости: <[ ]=350МПа
Поршневое кольцо
На поршнях современных двигателей легковых автомобилей устанавливается комплект из трех колец (трехколечная система) - 2 компрессионных и одно маслосъемное.
Верхнее поршневое кольцо изготавливается из легированного никелем, хромом, молибденом и другими металлами высокопрочных чугунов с шаровидным графитом, т. к. повышенные рабочие температуры и большие циклические нагрузки, требуют применения здесь более высокопрочных износостойких материалов, такие кольца даже при самых высоких нагрузках пластически деформируются, но не ломаются.
Для снижения износа (и трения) на верхние кольца в обязательном порядке наносят износостойкие покрытия - твердое хромирование с приданием наружной поверхности специального бочкообразного профиля. Кольцо имеет форму симметричной “бочки”, которая в процессе приработки достаточно быстро приобретает несимметричную форму.
Современные двигатели имеют тенденцию к уменьшению высоты колец до (1,0)1,2¸1,5 мм. Кольца меньшей высоты имеют существенно меньшие силы трения в цилиндре, меньший износ на высоких частотах вращения, а также менее склонны к задирам и прижогам, особенно в процессе приработки, но в то же время хуже обеспечивают тепло отвод, более склонны к вибрациям, их заготовки достаточно хрупки, что затрудняет механическую обработку, более склонны к выворачиванию. Þ В данном диапазон толщин колец достигнут компромисс. Основные параметры кольца - толщина, радиальная толщина. Значения см. далее. Наиболее важным параметром для работоспособности кольца имеет распределение его давления на стенки цилиндра - эпюра давлений. У поршневых колец современных двигателей при установке в круглый цилиндр не допускается просветов между цилиндром и наружной поверхностью кольца. Þ Эпюра давлений непрерывна. Практика и анализ показывают, что для увеличения ресурса колец необходимо, чтобы давление в зоне замка кольца было выше среднего давления. Для бензиновых двигателей автомобилей желательно иметь такое кольцо, чтобы его давление на стенку в зоне замка было в 1,5 раза больше среднего. Применяются каплевидные и грушевидные эпюры (здесь - грушевидная).
Изготовление колец с заданной эпюрой давления происходит следующим образом: из-за необходимости получения кольца с требуемыми характеристиками нужно использовать технологию, которая позволила бы получить у кольца с достаточно высокой степенью точности требуемую эпюру давлений. Þ Индивидуальное литье, механическая обработка с помощью копиров, вырубка замка.
Средние кольца двигателей работают в гораздо более “мягких” условиях по давлению, температуре и смазке, поэтому они обычно не требуют высокопрочных материалов. Использован серый легированный чугун с пластинчатым графитом, обладающий хорошей износостойкостью, с покрытием хромом.
Среднее кольцо - минутное с наклоном образующей к поверхности 0°6¢. Наклон выполнен конической наружной поверхностью кольца.
Средние кольца двигателей с искровым зажигание имеют высоту 1,50¸1,75 мм. Здесь тонкие верхние и средние кольца одинаковой высоты - 1,5 мм.
Применено наборное маслосъемное кольцо, состоящее из двух стальных дисков и двух функционального расширителя. Оно является чисто маслосъемным, т. е. оно дает минимальный расход масла на угар, но при этом не обеспечивает смазку цилиндра и поршня в зоне верхних мертвых точек за счет пропуска масла, оба диска не могут одновременно оторваться от зеркала цилиндра при перекладке поршня из-за того, что они не связаны жестко друг с другом. Чтобы не ухудшить условия смазки, что может привести к задирам, часть масла удерживается в зоне второго кольца за счет смещения отверстий в канавке маслосъемного кольца вниз, на фаску. Таким образом появляется радиальный зазор и насосное действие кольца Þ определенная часть масла попадает в зону второго компрессионного кольца. Используются тонкие диски (толщина 0,63 мм), которые обеспечивают очень хорошую прирабатываемость. Толщина маслосъемного кольца – 3,5 мм.