3.1 Расчет поршня бензинового двигателя

Диаметр цилиндра , ход поршня , действительное максимальное давление сгорания при , площадь поршня , наибольшую нормальную силу ,массу поршневой группы , частоту вращения и .

По таблице принимаем: толщина днища поршня , высота поршня , высота юбки поршня , радиальную толщину кольца , радиальный зазор кольца в канавке поршня , толщина стенки головки поршня , величина верхней кольцевой перемычки , число и диаметр масляных каналов в поршне и . Материал поршня - эвтектический алюминиевый сплав с содержанием кремния около 12%, ; материал гильзы цилиндра - серый чугун, .

Напряжение изгиба в днище поршня:

, (3.1)

где: . (3.2)

Днище поршня должно быть усилено рёбрами жёсткости. Кроме того, в целях повышения износо- и термостойкости поршня целесообразно осуществлять твёрдое анодирование днища и огневого пояса, что уменьшит возможности перегрева и прогорания верхнего компрессионного кольца.

.

Напряжение сжатия в сечении :

(3.3)

где:

; (3.4)

; (3.5)

; (3.6)

(3.7)

(3.8)

Напряжение разрыва в сечении :

. (3.9)

.

где:

- максимальная угловая скорость холостого хода

; (3.10)

- масса головки поршня с кольцами, расположенными выше сечения

; (3.11)

- максимальная разрывающая сила

(3.12)

Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

- среза

; (3.13)

- изгиба

; (3.14)

- сложное

. (3.15)

.

Удельное давление поршня на стенку цилиндра:

(3.16)

(3.17)

Ускорение приработки юбки поршня, а так же уменьшение трения и снижения износа пары - юкка поршня - стенка цилиндра - достигается покрытием юбки поршня тонким (0,003 - 0,005 мм) слоем олова, свинца или оловянно-свинцового сплава.

Гарантированная подвижность поршня в цилиндре достигается за счёт установления диаметральных зазоров между цилиндром и поршнем при их неодинаковом расширении в верхнем сечении головки поршня и нижнем сечении юбки .

Диаметры головки и юбки поршня с учётом монтажных зазоров:

(3.18)

(3.19)

Диаметральные зазоры в горячем состоянии:

(3.20)

(3.21)

где приняты с учётом жидкостного охлаждения двигателя.