Calculul grupei pistonului

Consideratii generale:

Pistolul indeplineste rolurile:

Este peretele mobil al camerei de ardere;

Permite transformarea energiei gazelor de ardere in lucru mecanic;

Este organ de pompare.

Materialele utilizate la pistoane trebuie sa indeplineasca urmatoarele conditii:

Rezistenta mecanica ridicata la solicitari mecanice, termice si la solicitari variabile;

Sa aiba un coeficient de conductivitate ridicat pentru o buna disipare a caldurii;

Sa aiba un coeficient de dilatare termica scazut pentru a preveni griparea in camasa .

Se alege aliaj de aluminiu hipereutectic cu Si=12% si cu urmatoarea compozitie:

Cu=1,00%; - Ni=0,99%; - Mg=1,17%; - Fe=0,5%; - Mn<0,1%; - Zn<0,1%; - Cr=0,36%.

Materialul are urmatoarele proprietati :

Coeficient de dilatare: a= [];

Conductivitate termica: l=122 [W/mk] la 25⁰ C;

Densitatea: r=2700 [kg/m³];

Modulul de elasticitate:.

Alegerea dimensiunilor constructive:

Lungimea pistonului: mm;

Lungimea mantalei: mm;

Inaltimea de compresie: mm;

Inaltimea de protectie a segmentului de foc: mm;

Grosimea flancului: mm;

Grosimea capului: mm.

Figura 4.1.1. Dimensiunile caracteristice ale pistonului in m.a.i. 4T

Verificarea pistonului:

Calculul de verificare al pistonului consta in:

verificarea tensiunilor mecanice si termice din capul pistonului, in sectiunea cea mai slabita;

verificarea presiunii de contact dintre manta si cilindru, bolt si umeri;

calculul dimensiunilor pistonului la montaj, respectiv a jocului pistonului in cilindru.

Verificarea tensiunilor mecanice:

Calculul se efectueaza in ipoteza: capul pistonului este o placa circulara de grosime constanta, incastrata pe contur, avand diametrul de incastrare D_ci si incarcata cu o sarcina uniform distribuita, respectiv presiunea maxima a gazelor in timpul arderii.

Referat: Ferastrau circular cu masa mobila Referat: Criterii pentru aprecierea rezistentei la foc

In centru (r = 0)                 

bar

mm

pe fata inferioara:

Mpa

pe fata superioara:

MPa

Pe contur (r=R).

pe fata inferioara:

MPa

MPa

pe fata superioara:

MPa MPa

Verificarea tensiunilor termice:

Verificarea este un calcul simplificat. Se face ipoteza in care capul pistonului se considera o placa circulara, izotermele fiind cilindri concentrici coaxiali cu axa pistonului. Pentru calculul solicitarilor termice se impune cunoasterea diferentei temperaturilor extreme.

Acestea sunt date de ecuatia:

  

in centru (r=0)

MPa

pe contur (r=R):

MPa

MPa

unde: 

grade/cm²

t_c = temperatura pistonului in centru;

t_p = temperatura pistonului la periferie;

t_c si t_p se adoptat_c=350⁰C, t_p=250⁰C;

Tensiunile mecanice si termice se insumeaza algebric:

, , Mpa

Verificarea pistonului in zona segmentului de ungere:

Verificarea se face in zona segmentului de ungere deoarece in aceasta zona se practica orificii prin care uleiul in exces, raclat de segmentul de ungere, sa fie indepartat si adus in carter. Aceasta se verifica la compresiune cu relatia:

MPa;

unde A_A-A este aria sectiunii reduse:

;

unde MPa.

Verificarea presiunii specifice pe manta:

Aceasta verificare se face tinand cont de forta normala maxima ce apare in piciorul bielei, de lungimea mantalei si de alezaj.

Mpa; p_M<p_ma;

unde:

p_ma=(0,5.0,7) MPa; A_ev=0

Verificarea presiunii boltului asupra umerilor:

MPa, p_u<p_ua

unde:

p_ua=(30.40) MPa.

Jocurile diametrale ale pistonului:

Datorita temperaturii diferite din piston, in zona capului si a mantalei, pistonul trebuie prelucrat tronconic cu dimensiuni minime in zona capului pistonului.

Alegem jocurile la cald:

Alegem jocurile la cald:

Diametrul pistonului la montaj:

; ;

unde:

t_c este temperatura camasii

t_p este temperatura pistonului

este coeficientul de dilatare al pistonului

este coeficientul de dilatare al camasii

Adoptam:

t_c=110⁰C;

t_p=260⁰C;

;

;

mm.

mm.