ПОРШНЕВЫЕ КОЛЬЦА
27 Гарьку’ша и Юшина. 6 ‘9.
Толщина кольца в зависимости от диаметра поршня выбирается по соотношению:
<422>
С уменьшением отношения D: s (увеличением толщины кольца) растут напряжения изгиба кольца в рабочем состоянии, что увеличивает опасность поломки при изготовлении и сборке.
Высота кольца по образующей обычно принимается равной
A»(l-f-2)s. (423)
Удельное давление, которое оказывает на стенки цилиндра стянутое кольцо, определяется формулой
<424)
где Е — модуль упругости материала поршневых колец в кг/см2′, а — длина выреза кольца в см
Rcp — средний радиус стянутого кольца в см.
Для чугуна Е = 8 • 105-ь-9 • 105 кг/см2.
Величина среднего радиуса равна
Rep = см. (425)
Удельное давление допускается в пределах 0,2—0,7 KzfcM2.
В кольце, вставленном в цилиндр, возникают напряжения изгиба, определяемые выражением
W = Епа п кг/см2. (426)
Напряжение в кольце <зра6 не должно превосходить 1500 кг/см2. Диаметр кольца в свободном состоянии определится из уравнения
тс • Da — it • D — J — а,
откуда
Da = D + — Р см. (427)
Напряжение в кольце при надевании его на поршень определяется по формуле
= «г/™2- (428)
Величина напряжения в этом случае не должна превосходить = = 2000 кгjcM2.
Определим величину выреза а и напряжений ара6 и zHad в поршневом кольце для паровой машины локомобиля П-25, имеющей диаметр поршня D = 14 см.
Толщина кольца определится по соотношению (422):
D І4 пл
5 = зо = зо = 0’47
Принимаем s = 0,5 см.
Высоту кольца согласно выражению (423) принимаем равной h = 1,6s = 1,6 • 0,5 = 0,8 см.
Средний радиус кольца в сжатом состоянии по формуле (425) равен
Задавшись удельным давлением, равным q = 0,3 кг/см2, и используя формулу (424), определим величину выреза кольца:
|
12-0,3-тИ .6,75* |
|
Напряжение кольца в рабочем положении по уравнению (426) составит Е as 8• 105• 0,75• 0,5 °раб ~ — |
|
ПО’ /0,5 * |
Все полученные значения напряжений араб и анад укладываются в допускаемые нормы.
§ 30. ПОРШНЕВОЙ шток
Поршневые штоки (фиг. 180) изготовляются из стали марок Ст. 5 и 40. При конструкторском расчете длиной штока (расстоянием от
590 ———————————————
82
Фиг. 180. Поршневой шток.
середины поршня до оси пальца ползуна) предварительно задаются, принимая ее в зависимости от типа машины равной
/ = (1,6 — 5)5+ 150 мм,
где 5 — ход поршня в мм.
Диаметр штока поршня рассчитывается из условий работы на сжатие и растяжение по следующей формуле:
где D — диаметр цилиндра в см;
р1 — давление пара, поступающего в машину, в KzjcM2;
Rg — допускаемое напряжение при растяжении в кг/см2.
Для новых штоков из стали Ст. 5 Rz принимается до 500 кг/см2, для штоков, имеющих износ (до 12°/0), Rz == 600 — f — 650 кг/см2′, для штоков из легированных сталей Rz = 700 — к — 900 кг/см2:
Помимо этого шток проверяется на устойчивость при продольном изгибе.
При — > 100 для углеродистой стали и — > 86 для легированной
г і Г;
стали (никеля не более 5°/0) применяются следующие формулы:
|
О —2 E I Р кр h2 |
(431) |
|
И |
|
|
Ркр zz т-Р кг, |
(432) |
|
где / — длина штока в см; |
ri— радиус инерции в см;
/ш—площадь поперечного сечения штока в см2;
Е — модуль упругости в KtjcM2;
I — момент инерции площади сечения штока в см1;
Р — усилие на шток от давления пара на поршень в кг; т — запас устойчивости.
Момент инерции для круглого сплошного сечения шгока вьіражаеіся формулой
T. d’
[ см*. (433)
Радиус инерции сечения шгока равен
(434)
Модуль упругости для стали марки Ст. 5 равен Е ^2,2-10е кг/см2. Запас устойчивости при расчете новых штоков по формуле (431) должен быть более 12; а для старых (износ до 12°/0) больше 8. Если же
— <100 для углеродистой стали и — <86 для легированной стали, то
ri ri
в этом случае для проверки на продольный изгиб применяются следующие формулы:
1) для углеродистой стали (предел текучести as — 2400 ч — 3000 кг/см9)
Ркр =■ 3350 (l — 0,00185 /ш кг — (435)
2) для легированной стали ■
Ркр ■= 4700 (^1—0,0049—) кг. (436)
Запас устойчивости при расчете по формулам (435) и (436) берется не меньше 4,5.
Поршень насаживается на цилиндрический или конический конец штока и крепится на нем при помощи гайки. Внутренний диаметр нарезки имеет меньший размер по сравнению с диаметром штока по середине, поэтому в этом месте шток проверяется на растяжение по формуле
0г = кг/см2, (437)
где dx — внутренний диаметр резьбы штока в см.
В этом случае допускаемое напряжение для углеродистой стали Ст. 5 равно
Rz < 500 кг/см2,
а для легированных сталей
Rz < 700 900 кг/см2.
Буртик штока проверяется на смятие по формуле
Р
‘ 0,785 (а
|
3,02 см*. |
Момент инерции круглого (сплошного) поперечного сечения штока по формуле (433) равен
Радиус инерции поперечного сечения штока по формуле (434) составляет
/_Г,/зд;
Отношение длины штока к радиусу инерции равно
П 0,7
Так как ~ < 100, то, следовательно, шток подлежит проверке на
продольный изгиб по формуле (435); величина Ркр имеет следующее значение:
Ркр = 3350/ш (l — 0,00185 j) =
= 3350-6,16 (1 -0,00185-84) = 17 440 кг.
Сила давления пара на поршень по формуле (417) равна
Р= Pi ^ = 13 = 2000 кг.
вполне достаточно для хорошей устойчивости штока.