. Диплом включает в себя 114 страниц текста, 30 рисунков, 12 таблиц и 22 листа приложения (стр. 13 из 19)

Средняя за цикл температура газов вычисляется по теории о среднем:

, где

- количество учитываемых дискретных температур,
;

– дискретные температуры из теплового расчета:

Средняя результирующая по теплоотдаче температура газа ориентировочно оценивается по формуле:

На рис. 7.2. обозначены тепловые потоки и характерные точки. Толщина стенки для каждой точки соответственно

Коэффициент теплопередачи от огневой поверхности к охлаждающей среде:

, где

- коэффициент теплопроводности материала днища поршня для легированной стали,

, где

- коэффициент теплопроводности легированной стали при

,
;

- эмпирический коэффициент,

;

- коэффициент теплоотдачи в охлаждающую среду, по опытным данным для характерных точек

;

Таким образом, для трех тепловых потоков

Температура огневой поверхности днища:

, где

– температура среды, охлаждающей поршень. Для каждого теплового потока температура охлаждающей среды задается из условий функционирования систем двигателя. Таким образом, температуры масла в трех точках соответственно равны:

Определим температуры поршня в характерных точках

, где

– составляющая теплового потока, отведенная от поршня:

;

Проверим правильность расчетов следующим образом: количество теплоты подведенной к поршню должно быть равно отведенной от него теплоте:

Т.к. погрешность в результатах незначительна (~3.2 %), то расчет можно считать верным.

Доля теплоты, отводимая от поршня в охлаждающую среду:

, где

- площадь огневой поверхности днища,

;

- удельный эффективный расход топлива,

;

- цилиндровая мощность,

;

- низшая теплота сгорания топлива,

;

7.3. Расчет механических напряжений в днище поршня.

Под действием равномерно распределенного давления газов, максимальное значение которого

, днище в виде круглой пластины получит сферический изгиб. Отличительная особенность такого изгиба – симметричность вертикальной оси z, дает основание рассматривать деформации и напряжения зависящими только от радиуса

. При расчете напряженного состояния данные заменяем круглой пластиной постоянной толщины

, свободно опертой по двум окружностям

(рис. 7.3.).

Рис. 7.3.

Жесткость пластины

, где

– модуль упругости,
;

– коэффициент Пуассона,
;

Максимальный прогиб днища будет в центре (

), величина этого прогиба:

Напряжения в центре

Аналогично найдем напряжения в цилиндрическом сечении

Напряжения в точках 1, 2, 3 и 4,указанных на рис. 7.3., определяются на основании полученных значений

и правила знаков нормальных напряжений. Пользуясь ими, получаем

точка 1:

;

точка 2:

;

точка 3:

;

точка 4:

Также необходимо рассчитать прочность перемычки между поршневыми кольцами проверяют на изгиб и срез. Толщина перемычки

;

, где

, т.к. материал головки поршня – сталь.

Условие прочности выполняется.

7.4.Расчет температурных напряжений.

Вычислим теперь температурные напряжения для следующих точек днища: