99741

Цилиндровая группа и картеры

Лекция

Производство и промышленные технологии

Максимальная жесткость конструкции, что необходимо для ограничения деформаций, которые могли бы привести к изменению взаимного расположения сопряженных подвижных элементов с частичной (повышенный износ) или полной (заклинивание или поломка) потерей их работоспособности;

Русский

2016-10-10

459 KB

0 чел.

Лекция № 7. «Цилиндровая группа и картеры»

  1. Корпусные элементы двигателей жидкостного охлаждения

Блоки и картеры

Цилиндры

Расчет гильзы

  1. Коренные опоры

  1. Материалы корпусных деталей

  1. Головки цилиндров.

  1. Уплотнение газового стыка

  1. Поддон

  1. Цилиндры и картеры двигателей с воздушным охлаждением

  1. Цилиндры

  1. Головка цилиндра

  1. Расчетная оценка работоспособности элементов газового стыка

Корпус двигателя является комплексом базовых элементов, на которых монтируются его основные механизмы и системы, а также устройства, с помощью которых обеспечивается установка ДВС на транспортном средстве. Корпус формируется совокупностью следующих элементов:цилиндровилиблока цилиндров, головки цилиндровикартера,обычно состоящего из двух разъемных частей. Нижняячасть в двигателях с мокрым картером является емкостью для масла и называетсямасляным поддоном.

Функциональное назначение и условия работы корпуса двигателя и отдельных его элементов формируют рядфундаментальных требований к его конструкции,таких, как:

  • максимальная жесткость конструкции, что необходимо для ограничения деформаций, которые могли бы привести к изменению взаимного расположения сопряженных подвижных элементов с частичной (повышенный износ) или полной (заклинивание или поломка) потерей их работоспособности;
  • минимально возможная масса (в современных автотракторных двигателях масса корпуса составляет 25...35% от массы всего двигателя).

Удовлетворение этих двух в значительной мере противоречивых требований является ключевой проблемой конструирования корпуса двигателя.

7.1. корпусные элементы двигателей жидкостного охлаждения

7.1.1. Блоки и картеры.

Блок цилиндров состоит из следующих элементов: боковых и торцевых стенок, цилиндров, межцилиндровых перемычек (в некоторых конструкциях может отсутствовать) и верхней горизонтальной плиты, объединенных термином «водяная рубашка». При отливке цилиндров совместно с водяной рубашкой и при отсутствии установленных в них тонкостенных гильз,сухих гильз,блок называетсянегилъзованным блоком цилиндров.Если цилиндры съемные и омываются охлаждающей жидкостью, то их называютмокрыми гильзами.

Картер состоит из боковых и торцевых стенок, перегородок коренных опор и двух плит: верхней — в месте стыковки цилиндров и картера и нижней, на которой фиксируется масляный поддон.

По тому, какие элементы корпуса двигателей с жидкостным охлаждением воспринимают нагрузку от газовых сил, различают следующие их силовые схемы.

1.С несущим блоком цилиндров(рис. 7.1, а), когда силы давления газов нагружают элементы блока цилиндров. Разновидностью данной силовой схемы при мокрых гильзах является схема«с несущей рубашкой»(рис.7.1, б).В этом случае газовые силы нагружают (растягивают) только стенки водяной рубашки.

2.С несущими силовыми шпильками(рис.7.1, в). При этом элементы блока цилиндров в результате предварительной затяжки шпилек находятся в сжатом состоянии и газовые силы разгружают их. Блок-картеры, выполненные по данной схеме, в силу их меньшей нагруженности могут отливаться из алюминиевого сплава.

Практика двигателестроения выработала ряд типовых конструктивных приемов, позволяющих повысить жесткость корпусов ДВС без существенного увеличения их металлоемкости:

  • выполнение корпуса двигателя в виде единой отливки;
  • использование полноопорных коленчатых валов. При этом из-за большего количества перегородок коренных опор конструкция блок-картера получается более жесткой(рис. 7.2, а);
  • оребрение перегородок коренных опор и боковых стенок блока цилиндров и картера(рис. 7.2, б);

усиление боковых стенок блока цилиндров и картера за счет придания им «арочной» формы(рис. 7.2, е);

  • выполнение плоскости крепления масляного поддона ниже плоскости разъема коренных опор, вследствие чего силы и моменты, передаваемые на корпусные элементы, воспринимаются большим объемом металла(рис. 7.2, в);
  • применение горизонтальных стяжных болтов или шпилек для дополнительной связи крышек коренных опор с картером(рис. 7.2, ж).Это особенно важно для блок-картеров двигателейV-образной компоновки;
  • объединение крышек коренных опор коленчатого вала в одну монолитную конструкцию в виде специальной нижней коробчатой части картера («постельная плита» коренных подшипников), которая изготовляется из алюминиевого сплава литьем под давлением или рамы(рис. 7.2, д);
    • использование туннельного картера, не имеющего разъема по коренным опорам(рис. 7.2, г).

Для уменьшения деформаций блок-картера оси анкерных болтов (шпилек) целесообразно совмещать с осями болтов крепления крышек коренных подшипников(рис. 7.2, ж),что позволит избежать появления дополнительных моментов, нагружающих его элементы.

7.1.2. Цилиндры.

Сухие гильзыизготовляют двух видов: с верхнимопорным буртоми без него(рис. 7.3, а, б).Толщина стенок таких гильз цилиндров составляет 2...4 мм. Гильзы второго типа запрессовывают в блок с некоторым натягом с целью фиксации их для окончательной обработки после установки в блок и при работе двигателя. Гильзы с опорными буртами по завершении механической обработки

запрессовывают в блок (блоки из алюминиевого сплава) или устанавливают в нем по скользящей посадке с зазором 0,01...0,04 мм (чугунные блоки). Разновидностью сухих гильз являются укороченные вставки из аустенитного чугуна в верхней зоне цилиндра, подверженной наибольшему износу.

Мокрая вставная гильзаимеетопорный фланец (1),который располагается в верхней, средней или нижней части гильзы в кольцевых приливах блока(рис. 7.3, в, г, д).Жесткость фланца должна быть достаточной для предотвращения излишней деформации гильзы при затяжке силовых болтов (шпилек).

Более низкое расположение опорного фланца способствует улучшению охлаждения наиболее термически нагруженных верхней части гильзы и поршневых колец. Это уменьшает термическое коробление верхнего пояса гильзы, позволяет снизить износ и исключить задиры поверхностей трения элементов цилиндра и поршневой группы.

С целью уменьшения деформации от действия боковой силыNгильзу фиксируют в двух опорных направляющих поясах(2), расположенных в верхней и нижней ее частях.

Для герметизации водяной рубашки в кольцевых канавках нижнего направляющего пояса гильзы устанавливаютуплотнительные кольца (3)из фторкаучука, фторугольно-водородного каучука, фторосиликонового каучука или резины.

Верхний посадочный пояс гильзы располагают таким образом, чтобы уплотняющий пояс поршня при его положении в ВМТ находился на уровне жидкости в рубашке охлаждения.

Вследствие высокочастотной вибрации, вызываемой ударами от перекладок поршня, на охлаждаемой поверхности мокрой гильзы происходяткавитационные процессы,приводящие к ее эрозии. Снижению их интенсивности способствует комплекс конструктивных мероприятий, уменьшающих энергию ударов от перекладок поршней, а также: повышение жесткости гильзы, более плотная ее посадка в направляющие пояса, установка специального демпфирующего кольца в зоне нижнего стыка гильзы и блока(рис. 7.4).

Верхний торец гильзы должен выступать над опорной плоскостью блока на 0,05...0,15 мм с целью более надежной герметизации газового стыка при затяжке анкерных шпилек.

Толщину стенок цилиндра назначают минимально достаточной для ограничения до уровня допустимой его деформации при сборке и работе двигателя (для стенок мокрых чугунных гильз — 5...8 мм). В негильзованных блоках выбор толщины стенки цилиндра производят с учетом возможной его «разностенности» при изготовлении и необходимого припуска на расточку при ремонте.

Длину цилиндра устанавливают минимальной из условия обеспечения возможности свободного движения противовесов и шатуна. При этом допускается выход нижней кромки юбки поршня за пределы цилиндра при его положении в НМТ до величины 0,2Dв случае отсутствия на поршне нижнего маслосъемного кольца на юбке поршня.

Для уменьшения массы блок-картера высота водяной рубашки внизу ограничивается осью поршневого пальца при нахождении поршня в НМТ и составляет около 70% хода поршняS.

7.1.3. Расчет гильзы

Основные конструктивные размеры гильз устанавливают с учетом получения необходимой прочности и жесткости, обеспечивающей отсутствие овализации цилиндра при сборке двигателя и во время его работы. Толщинуδгчугунной стенки гильзы обычно принимают по экспериментальным данным.

Толщину стенки гильзы, выбранную конструктивно, проверяют по формуле, применяемой для расчета цилиндрических сосудов:

гдеD— диаметр цилиндра, мм;σz— допустимое напряжение на растяжение (для чугунных втулокσz =50 - 60, для стальных втулокσz = 80 - 100 МПа);pz— давление газов в конце сгорания, МПа.

При расчете гильзы цилиндров на прочность определяют напряжения только от основных нагрузок: максимального давления газов, бокового давления поршня и перепада температур в стенке.

Наиболее опасной нагрузкой является максимальное давление сгораниярzmax, вызывающее растягивающее напряжение по образующей цилиндра и по его кольцевому сечению(рис. 7.5).

Растягивающее напряжение σр от действия сил газов определяют по приближенной зависимости, которая не учитывает неравномерности распределения напряжений по толщине гильзы:

гдеD— диаметр цилиндра, мм;δг— толщина стенки гильзы цилиндра, мм.

Допускаемые напряжения σр для гильз цилиндров, выполненных из чугуна, изменяются в пределах 30 — 60 МПа, а для стальных — 80 —120 МПа.

Растягивающее напряжение по кольцевому сечению гильзы

Величина σ’р определяется в основном для несущих гильз двигателей воздушного охлаждения, у которых разрыв по образующей цилиндра менее возможен за счет усиления стенок ребрами.

Напряжения от нормальной силыNmax, действующей на несущую втулку(рис. 7.5), определяют обычно в двигателях с отдельными цилиндрами.

Изгибающий момент от силыNmax, приложенной в середине поршневого пальца:

гдеNmax — максимальна значение нормальной сила определяемое из динамического расчета, МН;а— расстояние от оси пальца до в.м.т., мм;b— расстояние от оси пальца до н.м.т., мм.Напряжение изгиба

гдеW—момент сопротивления поперечного сечениягильзы, м3:

D1 иD— наружный и внутренний диаметры гильзы, м.

Суммарное напряжение от растяжения и изгиба в стенках несущего цилиндра

Для чугунных гильз величинаaLне должна превышать 60 МП; а для стальных — 110 МПа.

Во время работы двигателя между внутренней и наружной пов рхностями гильзы возникает значительный перепад температу] вызывающий тепловые напряжения

гдеЕ— модуль упругости материала; αс, — коэффициент линейного расширения;ΔT—перепад температур, К;μ-коэффициент Пуассона.

Напряжениям растяжения на наружной поверхности гильзы со ответствует знак плюс, а напряжениям сжатия на внутренней поверхности — знак минус.

Суммарные напряжения от давления газов и перепада температур:

на наружной поверхности гильзы цилиндра

на внутренней поверхности

Суммарное напряжение σ’Σв чугунной гильзе не должно превышать 100 — 130 МПа, а в стальной — 180 — 200 МПа.

7.1.4. Коренные опоры

Коренные подшипники являются одними из наиболее нагруженных элементов двигателя(рис. 7.6). Для повышения коэффициента надежности жидкостного трения в подшипниках важно ограничить деформации элементов данного узла, а также обеспечить соосность коренных опор двигателя.

При разъемных коренных подшипниках нижняя его часть выполнена в видекрышкии фиксируется в перегородке картера болтами или шпильками. Для уменьшения момента, деформирующего крышку, расстояние от оси шпилек до оси коленчатого вала принимается минимально возможным. Посадка крышки осуществляется по торцевым плоскостям, выфрезерованным в приливах перегородки картера. Увеличению жесткости и прочности картера способствует стяжка крышки со стенками картера с помощью болтов(рис. 7.2, ж).От возможных боковых смещений крышки фиксируют в ряде случаев специальными установочными штифтами или призонными втулками5(см. рис. 7.6).

В алюминиевых конструкциях для фиксации анкерных шпилек применяют бронзовые втулки (футурки) с внутренней резьбой, заливаемые в тело блок-картера.

7.1.5. Материалы корпусных деталей.

Блок-картеры двигателей в основном изготовляют из чугуна или алюминиевого сплава и пока достаточно редко из магниевого сплава. Алюминиевый сплав по сравнению с чугуном менее износостоек, имеет в 2,5 раза меньшую плотность, в 1,5 раза меньшую прочность, в 3 раза большую теплопроводность, вдвое больший коэффициент линейного расширения. Для обеспечения требуемой прочности ижесткости элементы конструкции блок-картера из алюминиевых сплавов имеют большие размеры, что частично нивелирует их преимущества по массе по сравнению с чугунными блоками. В целом изготовление блок-картера из алюминиевого сплава позволяет уменьшить его массу до 30% и массу всего двигателя на 12...20%. Алюминиевые сплавы обеспечивают лучший теплоотвод от нагретых зон и, следовательно, меньшие величины температурных градиентов и термических напряжений. Однако большее температурное расширение приводит к необходимости учета этого явления при назначении величин зазоров между элементами сопряжения поршень — цилиндр.

7.1.6. Головки цилиндров.

Требования к головкам цилиндров:

  • обеспечивать оптимальную конструкцию впускных и выпускных каналов;
  • создавать надежное уплотнение газового стыка;
  • осуществлять режим циркуляции охлаждающей жидкости, обеспечивающий наименьшую тепловую напряженность элементов головки на всех режимах работы;
  • обеспечивать рациональное размещение необходимых деталей двигателя (свеч/форсунок, опор распределительного вала и т. д.), монтируемых на головке цилиндров.

Головки цилиндров выполняют в виде единой отливки для одного ряда цилиндров или индивидуально для каждого цилиндра.

Индивидуальные головкипозволяют минимизировать их термические деформации, что позволяет повысить эксплуатационную надежность газового стыка, облегчить монтажно-демонтажные работы при производстве, ремонте и эксплуатации двигателя. Головки данного типа обычно используют в двигателях, форсированных наддувом.

Ввиду высоких газовых и термических нагрузок для обеспечения необходимой жесткости головки ее нижнюю опорную стенку со стороны привалочной плоскости делают достаточно массивной. При этом снижается вероятность коробления седел клапанов и повышается надежность газового стыка. Опорная стенка в головках из алюминиевого сплава имеет приблизительно в 1,5 раза большую толщину, чем в чугунных.

При жидкостном охлаждении для снижения тепловой нагруженности головки в ней создают системы каналов и полостей для циркуляции охлаждающей жидкости.

Головка цилиндров является одним из наиболее нагруженных элементов двигателя. Она нагружается усилиями от предварительной затяжки, воспринимает и передает на анкерные связи усилия от давления газов. Характерной особенностью условий работы головки цилиндров являются высокие термические напряжения, по величине значительно превышающие механические. Это является следствием высоких температур и больших их градиентов между отдельными элементами ее конструкции. При неудачно организованном охлаждении в перемычках между клапанами могут образовываться трещины вплоть до появления прогаров. При больших термических деформациях головки может наблюдаться разгерметизация клапанов и газового стыка.

В головках из чугуна температура поверхности камеры сгорания достигает 350 °С, перепады температур между отдельными точками доходят до 150 °С, а градиенты температур составляют 6...10 К/мм. В головках из алюминиевых сплавов, обладающих лучшей теплопроводностью, максимальные температуры не превышают 300 °С, перепады температур достигают 60 °С, а градиенты температур 1,5...2 К/мм. Более благоприятное тепловое состояние головок из алюминиевых сплавов позволяет успешно использовать их в двигателях, форсированных наддувом.

7.1.7. Уплотнение газового стыка

Для предотвращения прорыва газов и охлаждающей жидкости между головкой и блоком цилиндров их стыковочная зона уплотняется прокладками(рис. 7.7). К их конструкции предъявляются следующие требования:

  • сохранять работоспособность в течение длительного периода эксплуатации при воздействии на них высоких температур, а также коррозионно-активных элементов;
  • обладать достаточной пластичностью для заполнения неровностей на опорных поверхностях головки и блока цилиндров;
  • иметь необходимую упругость для обеспечения герметичности газового стыка при высокой ее усталостной прочности.

Упругость и толщину прокладки определяют величинами неровностей уплотняемых поверхностей, жесткостями, упругомеханическими свойствами стягиваемых деталей и характеристиками материала прокладки.

В автотракторных двигателях в основном используют прокладки следующих конструкций:

  • цельнометаллическиев виде листа из мягкой стали, меди или алюминия;
  • наборно-металлические,представляющие собой набор (пакет) нескольких тонких листов мягкого металла;
  • прокладки с основой в виде сетки или перфорированного листа из стали или алюминияс наполнителем из листов графитизированного термостойкого картона. Для повышения прочности картон пропитывают резиной или специальными связующими жаростойкими материалами.

Для уплотнения водо- и маслопроводящих каналов в прокладке устанавливают резиновые кольца.

7.1.8. Поддон

Нижняя половина картеравыполняет роль резервуара для сбора и хранения масла и изготовляется либо штамповкой из листовой стали толщиной 1... 1,5 мм, либо отливается из алюминиевого сплава. Для повышения жесткости и интенсификации охлаждения его внутреннюю и наружную поверхности в ряде случаев оребряют, а в зоне стыка с верхней половиной картера приваривают пластину из листовой стали. Для герметизации и снижения шумоизлучения поддона его изолируют от верхней части картера с помощью специальных прокладок.

7.2. цилиндры и картеры двигателей

с воздушным охлаждением

Корпус двигателя с воздушным охлаждением обычно состоит из картера с установленными на нем отдельными цилиндрами.

В целях интенсификации отвода теплоты от деталей, формирующих камеру сгорания, наружную поверхность цилиндров и головок цилиндров оребряют. Обычно коэффициент оребрения — отношение площади контакта с охлаждающим воздухом наружной поверхности цилиндров к величине контакта внутренней поверхности цилиндров составляет в автотракторных ДВС 15...23.

Доля теплоты, которая отводится через систему охлаждения и приходится на головку цилиндра, составляет для дизелей 45...60% и для ДсИЗ 60...75%. В таком же соотношении находятся и площади их оребрения.

По способу фиксации цилиндров на картере различают следующие силовые схемы корпусов ДВС(рис. 7.8):

  • с несущими цилиндрами, когда силы давления газов воспринимаются стенками цилиндра; при этом головка к цилиндру, а также цилиндр к опорному фланцу картера крепятся короткими шпильками;
  • затяжки шпилек.

7.2.1. Цилиндры

ДВС воздушного охлаждения изготовляют отливкой из чугуна или алюминиевых сплавов. В ряде случаев используют биметаллические цилиндры, представляющий собой чугунную гильзу с напрессованной (залитой) на нее алюминиевой оребренной втулкой(рис. 7.9). Во втором случае обеспечивается лучшая теплопередача от цилиндра к оребренной втулке вследствие более качественного контакта металла гильзы и элементов оребрения цилиндра.

В цилиндрах из алюминиевых сплавов на внутреннюю рабочую поверхность наносят специальное противоизносное антикоррозионное покрытие (в простейшем случае слой пористого хрома).

Оребренная часть цилиндра, составляющая 45...55% всей его длины, начинается непосредственно от стыка с головкой и доходит до зоны расположения поршневых колец при положении поршня в НМТ.

Геометрические параметры ребер и их количество определяются величиной площади поверхности охлаждения цилиндра и технологическими возможностями производства. Наиболее рациональной формой поперечного сечения ребра является трапециевидная. Стенки цилиндра с ребрами соединяют плавными переходами в виде дуг окружностей. На интенсивность теплоотвода от ребер существенно влияет шаг между ними. Около1/3 шага приходится на толщину ребра. Если шаг недостаточен, то у основания в промежутке между ребрами образуются застойные «мертвые» зоны и эффективная поверхность охлаждения уменьшается. В практических конструкциях величина шага находится в пределах от 8 до 3,5 мм.

Высота ребер цилиндров обычно не превышает 14...18 мм; ее рациональная величина зависит от теплопроводности материала цилиндра, а практическая — определяется технологическими возможностями литейного производства. Для обеспечения одинаковой радиальной жесткости оребренного цилиндра при невозможности обеспечить одинаковую высоту ребра по всему его периметру их делают разрезными. При применении высоких ребер с целью снижения их вибрации и шумоизлучения между ними устанавливают специальные демпфирующие элементы.

Температура подогрева воздуха при прохождении между ребрами может достигать 60...70°С, а его скорость между ребрами доходит до 50 м/с.

7.2.2. Головка цилиндра

В двигателях с воздушным охлаждением является одним из наиболее теплонагруженных элементов. Вследствие этого ее, как правило, изготовляют из алюминиевых сплавов, обладающих хорошей теплопроводностью, отливкой в металлические формы. Допустимая температура в ее наиболее нагретых зонах в этом случае должна ограничиваться 215...230°С и лишь кратковременно может доходить до 260 °С. При конструировании головки большое внимание уделяют обеспечению равномерности температурного поля с целью уменьшения термических деформаций головки и верхней части цилиндра. При изготовлении головки вследствие сложной ее конфигурации высоту ребер охлаждения нельзя сделать более 50...60 мм. При изготовлении ребер фрезерованием удается несколько скомпенсировать этот недостаток за счет доведения толщины ребра до 1,5 мм при шаге 3,5...4,0 мм.

Герметизацию газового стыка при изготовлении головок из алюминиевого сплава возможно обеспечить без применения прокладок за счет деформации элементов стыка при затяжке силовых шпилек.

7.3. расчетная оценка работоспособности

элементов газового стыка

Работоспособность газового стыка двигателя оценивают по его герметичности при реализации рабочего процесса и по уровню напряженно-деформированного состояния его элементов — шпильки или болта, прокладки и блока.

Основными расчетными нагрузками на газовый стык являются(рис. 7.10, а):

  • сила предварительной затяжки;
  • нагрузка от газовой силы;
  • термическая сила, образующаяся яри прогреве двигателя вследствие различных коэффициентов линейного расширения элементов стыка.

Оценка работоспособности газового стыка проводится с учетом податливости его элементов.

Связь между силойР,упругой деформациейλэлемента постоянного сеченияF,длиной / и модулем упругостиЕописывается законом Гука

Это выражение можно представить в следующем виде:

гдеС— жесткость элемента;С=EF/l,Н/м;К— податливость элемента:K=l/(EF)=1/C,м/Н.

Под действием силы предварительной затяжки шпильки/болтаРпр,деформируются детали газового стыка: сжимаются головка, прокладка и рабочая часть блока при одновременном растяжении шпильки(рис. 7.10, б).

При реализации рабочего процесса газовая сила сжимает головку и растягивает шпильку, а деформации прокладки и блока уменьшаются — происходит разгрузка газового стыка. Естественно, если нет разгерметизации стыка, то приращение деформаций шпильки и головки Δ(λшп + λгол) равно приращению деформаций прокладки и блока Δ (λпр + λбл). Для наглядности выводов обратимся к диаграмме сила — деформация в виде, показанном нарис. 7.10, в.

Сила на стыкепри газообменебудет равна сумме сил предварительной затяжки и термическойРt,что соответствуетминимальной силе, растягивающей шпильку:

Если предположить, что газовая сила, нагружающая головку, равномерно воспринимается шпильками, относящимися к данному цилиндру, то максимальное ее значение, приходящееся на одну шпильку, определяется какPz=Pz/i,гдеPz=pzπ/4— максимальная сила давления газов действительного цикла на расчетном режиме;i — количество шпилек, приходящихся на один цилиндр;pz— максимальное давление рабочего цикла;Dпр— диаметр отверстия в прокладке.

В результате действия газовой силына детали силовой схемы двигателя:

  • сила на стыке уменьшается на величину ΔР и равна

  • деформации прокладки и блока уменьшатся на величину

Δ(λпр + λбл);

  • шпилька и головка дополнительно будут нагружены силойFz-ΔPи максимальная сила, растягивающая шпильку, будет равна

;

  • деформации шпильки и головки увеличатся на величину

Δ(λшп + λгол)

С учетом того, что Δ(λпр + λбл) = Δ(λшп + λгол)иλ=РК,получим

После преобразований окончательно получим

Сила, дополнительно растягивающая шпильку и сжимающая головку цилиндра,

гдеχ— коэффициент дополнительной нагрузки резьбового соединения:

χ= (Кпра +Кбл)/ΣК.Максимальная сила, растягивающая шпильку и сжимающая головку,

Значенияχопределяются соотношением податливостей элементов стыка. Чем больше совокупная их податливость, тем меньшая часть газовой силы будет нагружать силовую шпильку. Так, для ДВС с короткими

(жесткими) силовыми шпилькамихнаходятся в пределах 0,06...0,07 (до 0,15), в то время как при относительно удлиненных (податливых) шпильках — 0,03...0,04. Меньшие значенияххарактерны для конструкций, в которых используются детали из алюминиевого сплава

.Условие нераскрытия газового стыка может быть сформулировано в видеили . С учетом того, что термическая сила увеличивает герметизирующий эффект предварительной затяжки, величинуРпр,следует определять при ее отсутствии (например, при холодном запуске). Отсюда минимальная сила затяжки . Для достижения требуемой надежности стыка силу затяжки увеличивают и . Коэффициент запасатпринимается равным 1,3...3. Меньшие значения относятся к ДсИЗ, большие — к высокофорсированным дизелям с наддувом.

Термическая силаРtможет быть определена из соотношения деформаций элементов стыка при его нагреве до рабочей температуры:

откуда

Здесь α — коэффициент линейного расширения; Δt— температура подогрева соответствующего элемента стыка. Тогда

По известным параметрам цикла нагружения шпильки определяют напряжения в резьбовой части, соответствующие ее минимальному диаметру:

Коэффициент концентрации напряженияKσ/(ε’σε”σ)для шпилек из легированных сталей — 4...5,5. Коэффициент запаса прочности шпилькипσнаходится в пределах 1,3...2.

Из анализа характера сил, нагружающих силовую шпильку, следует, что наиболее тяжелые условия ее работы имеют место на режиме максимального крутящего момента.

Полученные зависимости позволяют прогнозировать поведение »цементов газового стыка в различных условиях эксплуатации. При перегреве двигателя в результате нарушения сгорания или из-за нарушения работы системы охлаждения происходит рост силыРt,и, кик следствие, шпилька воспринимает дополнительные нагрузки.

При переходных режимах работы двигателя возрастает вероятность «заброса»Рzчто делает вероятным увеличение нагрузки на шпильку и уменьшение сил на стыке .

Важным при монтаже является достижение требуемой силы предварительной затяжки, устанавливаемой инструкцией завода-изготовителя и проверяемой с помощью динамометрического ключа. Последовательность затяжки шпилек/болтов, строго определенная для обеспечения одинаковой деформации элементов по всему объему головки цилиндров.

Зимой в условиях низких температур окружающей среды Крайнего Севера при холодном запуске двигателя с алюминиевой головкой и чугунным блоком возможно раскрытие газового стыка из-за того, что термическая сила принимает отрицательное значение при минусовых температурах.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

43616. Технология производства мягкой дидактической игрушки 84.57 KB
  Поэтому детские игрушки это не просто способ занять малыша но и важный момент в воспитании маленького человека. Типы характер содержание и оформление игрушки определяются конкретными воспитательными задачами применительно к возрасту детей с учётом их развития и интересов. Как произведения декоративноприкладного искусства игрушки особенно национальнотрадиционные используются в качестве декоративных элементов в современном интерьере. Игрушки позволяют также более естественно организовать общение ребёнка с родителями что является в...
43617. Исследование деятельности предприятия по повышению своей конкурентоспособности на примере ОАО «Вестел-СНГ» 356.86 KB
  Сегодня уровень конкурентоспособности предприятий является определяющим для характера и качества развития страны. Актуальность выбранной темы заключается в том что каждое предприятие должно заботиться о конкурентоспособности своего товара. Цель дипломного проекта – исследование деятельности предприятия по повышению своей конкурентоспособности. теоретические основы конкурентоспособности предприятия и товаров 2.
43619. Проектирование водопроводной сети населенного пункта с промышленным предприятием и гидравлический расчет этой сети 599.46 KB
  Определение расчетных суточных расходов воды. Режим расходования воды. Для этого необходимо запроектировать кольцевую сеть то есть произвести трассировку сети на генплане определить расчетные расходы от населенного пункта и промышленного предприятия объемы водонапорной башни резервуаров чистой воды а также необходимо определить расчетные режимы работы сети и расчетные расходы для них свободные и пьезометрические напоры в сети напоры насосов высоту водонапорной башни. Водопроводная сеть расположена в...
43620. ИССЛЕДОВАНИЕ ХАРАКТЕРИСТИК ГЕНЕРАТОРА «ГНОМ-3» 273.5 KB
  Работа технических средств обработки информации сопровождается побочными электромагнитными излучениями и электрическими наводками. Эти излучения и наводки могут быть носителями опасных (информативных) сигналов и приводят к образованию соответствующих технических каналов утечки информации.
43621. Управление мотивацией персонала на примере ГУП “Таткоммунпромкомплект” 943.46 KB
  Анализ деятельности предприятия ГУП â€œТаткоммунпромкомплектâ€. Вместе с тем работающие предприятия имеют свои мотивационные модели практическое использование которых позволяет им держаться на плаву и даже увеличивать объем производства. Применяются ли они на наших предприятиях кроме конечно чисто русской модели кнута и пряника К сожалению нет. Таким образом учитывая вышеизложенное нами выше можно сделать следующий вывод: весь персонал предприятия условно можно подразделить на определенные...
43622. Разработка коробки скоростей токарно-револьверного станка 979.5 KB
  К достоинствам схемы относятся высокий КПД, удобство монтажа и демонтажа. К недостаткам – неравномерное распределение нагрузки вдоль зуба и неодинаковое давление на подшипники (установленные на разных концах вала) от окружного усилия и веса колёс.
43623. Информатика. Информация. Устройство ЭВМ 1.08 MB
  Информатика – современная научная база информационной сферы деятельности людей. Не существует однозначного понятия информатики – как науки. Рассмотрим следующие: Информатика – это наука, изучающая все аспекты получения, хранения, преобразования, передачи и использования информации.
43624. Опыт осуществляемый первичной профилактикой наркомании в гимназии РГСУ 60.45 KB
  Программа наркомании несовершеннолетних в Российской Федерации. Социальная профилактики наркомании среди подростков. Методы работы социального педагога по профилактике наркомании среди несовершеннолетних Глава 2. Опыт осуществляемый первичной профилактикой наркомании в гимназии РГСУ.