Цилиндры

Поршневые кольца

Палец крейцкопфа

Крейцкопф

Шатун

Расчёт ведётся по наименьшему сечению стержня - ¦_min .

s_р = Р_ш / ¦_min , (33)

где s_р – допустимое напряжение на растяжение, н/м²;

Р_ш – максимальная растягивающая сила, н.

Критические напряжения от изгиба определяются:

а) для углеродистой стали по формуле:

s_кр = (3350 – 6,2 L/i) , (34)

б) для легированной стали:

s_кр = (4700 – 24L/i) , (35)

где L – длина шатуна между центрами головок, см;

i – радиус инерции сечения шатуна, см.

гдеJ – наименьший момент инерции, см⁴;

¦ - площадь сечения, см².

Критическая сила, ломающая шатун, равна

Р_кр = s_крצ , (36)

Степень надёжности шатуна определяется из соотношения:

e = Р_кр / Р_ш^¢_max , (37)

где Р_ш^¢_max – максимальная сила, сжимающая шатун, кг.

Для компрессоров двойного действия e = 5 – 7.

Крейцкопф компрессора передаёт усилия от шатуна к штоку и воспринимает нормальную составляющую N усилия, действующего на оси шатуна.

Рисунок 69- Расчётная схема крейцкопфа.

N = P×tg y, (38)

где P – усилие, действующее по штоку компрессора, н;

y - угол между осями шатуна и цилиндра, градус.

Удельное давление на опорные поверхности башмаков не должно превышать 0,6 МПа.

Рассчитывается на изгиб нагрузкой, равномерно распределённой по всей длине втулки шатуна, как балка с защемлёнными в крейцкопфе концами.

Расчётная сила - Р_{ш. max} , действующая по шатуну.

Допустимое напряжение изгиба не более 120 МПа, удельное давление на палец 12 МПа.

Рассчитываются на изгиб в рабочем состоянии и при надевании кольца на поршень, и проверяют удельное давление кольца на стенку цилиндра.

Рисунки 70-Расчетная схема поршневого кольца

В рабочем состоянии:

s_u = ¦×E / 2.34×S(Д/S – 1)² , (39)

где ¦ - разность зазоров в замке кольца в свободном и сжатом состоянии, м;

Е – модуль упругости. Для качественного чугуна Е = 0,3×10⁵ МПа;

Д – диаметр цилиндра, м;

S – толщина кольца, м.

При надевании кольца:

s_u^¢ = Е / 2,5 (Д – S / 2S)² , (40)

Допускается s_u £ 150 МПа;

s_u^¢ £ 250 МПа.

Удельное давление

(¦/S)Е / 7,08 Д/S(Д/S – 1) , (41)

Для цилиндров среднего давления – Р = 0,05 – 0,07 МПа.

Для цилиндров высокого давления – Р = 0,07 – 0,15 МПа.

Для поршневых компрессоров:

S = (1/20 ¸ 1/35)Д

¦ = (3 ¸ 4) S

Материал для колец СЧ-28-48.

Цилиндр с запрессованной втулкой рассчитывают в такой последовательности.

Рисунок 71-Расчетная схема цилиндра

Задаются максимальным натягом i (мм) и определяют удельное давление втулки на корпус цилиндра:

Р_I = i / Д_вн (1/С_а / Е_а – С_в/ Е_в) , (42)

где Д_вн – внутренний диаметр корпуса цилиндра, м;

Е_а, Е_в – модули упругости материалов корпуса и втулки, МПа;

С_а , С_в – коэффициенты определяемые по формулам.

С_а = (Д_н / Д_вн)² + 1 /(Д_н / Д_вн)² – 1 + 1 / m_a , (43)

С_в = (Д_вн /Д_н )² + 1 /(Д_вн /Д_н)² – 1 - 1 / m_в .

где Д – внутренний диаметр втулки, м;

1 / m_a, 1 / m_в – коэффициенты Пуассона для материалов корпуса;

Д_н – наружный диаметр корпуса цилиндра.

Напряжение в корпусе цилиндра составляет:

s = Р_рез (Д_н / Д_вн)² + 1 /(Д_н / Д_вн)² – 1, (44)

s_доп £ 120 МПа.

Материал для цилиндров СЧ-21-40, для втулок цилиндров – СЧ-32-52.