Шпильки головки блока
Силові шпильки служать для з’єднання головки блока з блок-картером (рис. 6.2). Шпильки головки блока працюють в умовах дії на них сил від попереднього затягування, тиску газів і навантажень, що виникають внаслідок неоднакових температур і коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів головки блока, блок-картера і шпильок.
Рис. 6.2. Розрахункова схема шпильки
Кількість силових шпильок, їх конструктивні розміри і попереднє затягування повинні забезпечувати надійне ущільнення газового стику на всіх режимах роботи двигуна.
Матеріалом для виготовлення шпильок для бензинових двигунів і дизелів є вуглецеві сталі з високою межею пружності і високолеговані сталі (18XHMA, 18XHBA, 20XHBA, 40XHMA і ін.), оскільки ці матеріали сприяють зменшенню залишкових деформацій, що забезпечує хорошу герметичність газового стику.
У випадку неробочого стану і холодному двигуні силові шпильки навантажені силою попереднього затягування Fпопер, яку приймають на підставі експериментальних даних у вигляді наступної залежності
 ,
| (6.11) |
де m – коефіцієнт затягування шпильки; χ – коефіцієнт основного навантаження різьового з’єднання; 
– сила тиску газів під час згорання, що припадає на одну шпильку.
Величина m змінюється в межах 1,5...2,0, а в з’єднанні з прокладками вона підвищується до 5 і більше.
Коефіцієнт основного навантаження різьового з’єднання
 ,
| (6.12) |
де Kпр, Kшп, Kгол – податність відповідно прокладки, шпильки і головки блока.
Для автотракторних двигунів величина χ змінюється в межах 0,15...0,25.
Під час роботи двигуна, крім зусилля затягування, на шпильки діє сила розтягу тиску газів, яка досягає найбільшого значення в момент згорання.
Сила тиску газів під час згоряння, що припадає на одну шпильку,
 ,
| (6.13) |
де 
– максимальний тиск згорання; Ак – проекція поверхні камери згоряння на перпендикулярну до осі циліндра площину; ішп – кількість шпильок, що припадають на один циліндр.
У випадку розташування клапанів: нижньому Ак/Ап=1,7...2,2; верхньому Ак/Ап=1,1...1,3, де Ап– площа поршня.
Під дією сили попереднього затягування відбувається розтяг шпильки і стиск з’єднаних деталей. Під час роботи двигуна сила тиску газів у разі згорання викликає додатковий розтяг шпильки і стиск головки.
З врахуванням зменшення сили тиску 
у ділянці з’єднання від сил тиску газів під час згорання, сумарна сила, що розтягує шпильку,
 , або  ,
| (6.14) |
Мінімальна сила, що розтягує шпильку,
 , або  .
| (6.15) |
У випадку виготовлення головки і блок-картера з алюмінієвих стопів в стальних шпильках під час роботи двигуна з’являються додаткові теплові навантаження внаслідок підвищення температури і різних значень коефіцієнтів лінійного розширення матеріалів шпильок і з’єднаних деталей.
У разі попередніх розрахунків цими навантаженнями можна знехтувати.
Максимальне і мінімальне напруження в шпильці визначають у найменшому перерізі стрижня та у внутрішньому діаметрі різі:
 і  ;
 і  ,
| (6.16) |
де А0 – площа мінімального поперечного перерізу стрижня шпильки; А0р – площа поперечного перерізу шпильки у внутрішньому діаметрі різі.
Амплітуди і середні напруження циклу
 і  ;
 і  .
| (6.17) |
Запаси міцності шпильки визначають за виразами, що наведені у розділі 2.
Коефіцієнт концентрації напружень ks визначають за формулою (2.4) з врахуванням виду концентратора і властивостей матеріалу.
Допустимі запаси міцності змінюються в межах: 
=2,5...4,0 і 
=1,5...2,5.
Дата добавления: 2014-12-22; просмотров: 1410;