3.1 .Tính tốn kiểm tra bền cho piston
3.1.2 .Tính sức bền đầu piston
Tiết diện I-I trên hình vẽ là tiết diện suy yếu nhất của đầu piston (tiết diện này cắt
ngang qua rãnh của xécmăng dầu). Tiết diện này chịu kéo bởi phần khối lượng
phía trên nó và chịu nén bởi lực khí thể trong q trình cháy, giãn nở. Vì vậy, để kiểm tra xem
đầu piston có đảm bảo bền hay khơng ta cần phải xác định được ứng suất kéo và ứng suất nén tại tiết diện I-I.
a. Ứng suất kéo k : Áp dụng cơng thức :
Trong đó: + mI I là khối lượng phía trên tiết diện I-I (kg).
+ jmax là gia tốc lớn nhất của piston ( m / s 2 )
+ FI I là diện tích tiết diện I-I
(m 2 )
- Tính khối lượng mI I phía trên tiết diện I-I: Áp dụng cơng thức :
Trong đó:
Trang
m
+ là khối lượng riêng vật liệu làm piston, với piston làm bằng hợp kim nhôm ta
chọn = 2,5 kg/d m3 = 2,5.103 . kg/
m3
+V là thể tích phần đầu piston phía trên mặt cắt I-I : V = V1 V2 V3
Trong đó: V1 là thể tích phần đầu piston phía trên mặt cắt I-I coi là đặc - V1D42 (C 3a 3a1 a
22 )
V
.(0,09) 1
-V 2 là thể tích phần rỗng của đầu piston phía trên mặt cắt I-I
.d 2 V 2 4 d1 D 2t 0,09 2.0,004 0,082(m) d 2d1 2S 0,082 2.0,008 0,066(m) V2.(0,066)2(0,011 3.0,003 3.0,003 0,004 0,01) 7,180.10 5 (m3 ) 42
- V3 là thể tích phần rãnh xéc măng phía trên mặt cắt I-I
V3 (3a a 22 ) 4 (D 2 d12 ) V3 (3.0,003 0,004 ). .(0,092 0,0822 ) 0,108.10 5 (m3 ) 24 Thể tích phần đầu piston là: V V1 V2 V3 (19,71 7,180 0,108).105 12,494.105 (m3 )
Khối lượng phần đầu piston là:
mI I V 12,494.10 5.2,5.103 0,312
(kg) Tính diện tích FI I của tiết diện I-I
Áp dụng công thức :
F
I I
- Tính gia tốc lớn nhất của piston Áp dụng cơng thức :
J R 2 . cos .cos 2
Trong đó: - là thông số kết cấu, λ = 0, 313
-R là bán kính quay của trục khuỷu (mm), R =47 (mm) - là vận tốc góc của piston (rad/s) được xác định theo cơng thức
Trang
2. . n
60
2.3,14.4800 502,4(rad / s)
60
Từ biểu thức tính gia tốc J ta nhận thấy J đạt giá trị cực đại khi 0 cos 1. Khi đó ta có: J maxR. 2 (1 ) J max 47.10 3.502,42 (1 0,313) 15576,211 (m / s2 ) k m I I .J max F I I
Nhận xét thấy k 2,615(MN / m2 ) k 10(MN / m2 ) đầu piston thỏa mãn về sức bền kéo.
- Ứng suất nén:
Ứng suất nén tiết diện I-I được xác định theo công thức: Thay số ta được
P
n
z
F
I I
Đối với piston làm bằng hợp kim nhơm ta có n 20,191(MN / m2 )
nn60(MN / m2 ) vậy đầu piston thỏa mãn điều kiện chịu nén.