САЛЬНИКИ
Сальники устанавливают в крышках парового цилиндра, через которые проходит поршневой шток, для предотвращения утечек пара.
Требования, предъявляемые к материалу и способу изготовления сальника, сводятся к тому, чтобы сальник обеспечивал достаточную плотность и чтобы кольца сальника и шток подвергались минимальному износу.
Сальник, применяемый в паровой машине локомобиля П-25 (фиг. 177), состоит из бронзовой втулки (грундбуксы), набивки и чугунного нажимного стакана.
Набивка для сальников применяется либо мягкая асбестовая, либо из металлических колец (из чугуна или специальных сплавов). При работе перегретым паром принимают металлическую набивку сальников.
Для набивки поршневых сальников цилиндра локомобиля П-25 применяются кольца, спрессованные из стружки состава: свинца 97,5%, сурьмы 1,5% и олова 1%.
Наружный диаметр набивки dHa6 определяют по следующей формуле: dнаб = dm — f — 2SHa6 ММ, (414}
где dm — диаметр штока в мм;
sHa6 — толщина набивки (радиальная) в мм.
Толщина набивки принимается равной
sHa6 = (0,65-г-0,8)]/ dm мм; (415)
длина набивки h > dHa6* длина втулки h’ = (0,5 — і — 1) dm,
§ 28. ПОРШЕНЬ
Конструкция поршня, применяемая в паровых машинах локомобилей, представлена на фиг. 178. Это литой пустотелый поршень, снабженный тремя выходящими в отверстие втулки окнами для очистки внутренней полости поршня от земли. Поршень отливается из серого чугуна марок СЧ 18-36—СЧ 24-44.
Чтобы при нагревании не получилось заклинивания поршня, диаметр его берется меньше диаметра цилиндра на — D, где D—диаметр цилиндра. Разница диаметров цилиндра и поршня не должна быть меньше 0,5 мм.
Ширина поршня В берется в зависимости от величины диаметра цилиндра, т. е.
В = (0,35^-0,45)£>. (416)
Толщина стенок поршня устанавливается по технологическим соображениям, и затем производится его поверочный расчет.
Применяемый приближенный метод расчета предполагает, что поршень защемлен по своему диаметральному сечению и каждая его половина равномерно нагружается давлением пара, которое вызывает напряжения изгиба.
Опасным сечением будет диаметральное сечение, по которому поршень защемлен. Расчетный изгибающий момент выражается произведением силы давления пара (на половину поршня) на расстояние между центром тяжести половины площади круга и центром окружности. Это» расстояние равно
1 = 2£ = 0,2122D см.
Величина силы давления пара на поршень находится по следующему уравнению:
P=zPiJ1-^- кг> (417)
тогда изгибающий момент в опасном диаметральном сечении поршня будет равен
М = 0,5Я • I = 0,5P0,2122D
и окончательно
= 0,1061Я-D кгсм. (418)
Напряжение изгиба в диаметральном сечении будет равно
°и = % кг/см2, (419)
где W—момент сопротивления диаметрального сечения поршня в см3.
Допускаемые напряжения изгиба в диаметральном сечении чугунного поршня не должны превосходить Ru — 300 400 кг/см2. Рассчитаем
поршень машины локомобиля марки П-25, для которого: 1) диаметр цилиндра D = 14 см, 2) давление пара, поступающего в машину, р = = 13 кг/см2, 3) диаметральное сечение поршня представлено на фиг. 178.
Давление пара на поршень по формуле (417) составляет
/> = /?! ^ = 13^-^:2000 кг.
Изгибающий момент в опасном сечении по уравнению (418) имеет значение
Л1 = 0,1061Я*1) = 0,1061-2000-14 = 2971 кгсм.
Ширина поршня по формуле (416) равна
В = 0,42D = 0,42 • 14 = 5,88 ^ 5,9 см.
Для определения положения центра тяжести сечения и момеита инерции его площади разделим сечение на ряд элементарных площадок в виде прямоугольников и треугольников. Для подсчета выбрано сечение, проходящее через отверстие во втулке поршня.
Таблица ЗЬ
Подсчет величин площадок, ординат центра тяжести и моментов
инерции для диаметрального сечения поршня
|
К элемента площади по фиг. 178 |
Основание элемента Ь в сч |
Высота элемента h в С АС |
Площадь элемента/ в смУ |
Расстояние между центром тяжести элемента и осью абсцисс у в см |
Формула для определения момента инерции |
Момент инерции элемента площади I в см* |
|
|
і |
0,5 |
0,85 |
0,425 |
0,4 |
0,02559 |
||
|
2 |
0,5 |
0,9 |
0,45 |
2,2 |
0,03037 |
||
|
3 |
0,5 |
0,9 |
0,45 |
4,0 |
№ |
0,03037 |
|
|
4 |
0,5 |
0,85 |
0,425 |
5,5 |
~Го~ |
0,02559 |
|
|
5 |
1,1 |
5,9 |
6,49 |
2,95 |
18,8264 |
||
|
6 |
34 |
0,95 |
3,23 |
0,43 |
0,24301 |
||
|
7 |
2,7 |
0,9 |
2,43 |
5,4 |
0,16403 |
||
|
8 |
0,3 |
0,3 |
0,045 |
5,0 |
і |
0,0002 |
|
|
9 |
0,3 |
0,3 |
0,045 |
1,0 |
[ Mt3 |
0,0002 |
|
|
10 |
2,3 |
и |
1,14 |
1,2 |
1 Зь |
0,08503 |
|
|
11 |
2,2 |
1,1 |
1,21 |
4,75 |
J |
0,08133 |
|
|
12 |
1,3 |
0,4 |
0,52 |
5,3 |
0,00693 |
||
|
13 |
0,35 |
1,1 |
0,385 |
4,5 |
0,03882 |
||
|
14 |
0,4 |
1,1 |
0,44 |
1,45 |
1 ^ |
0,04436 |
|
|
15 |
0,6 |
0,1 |
0,06 |
0.8 |
0.00005 |
В табл. 38 приведены подсчеты, относящиеся только к одной половине сечения поршня, поэтому в дальнейших подсчетах величины площадей и моментов инерции должны быть удвоены.
Положение центра тяжести сечения определяется по уравнению
Индекс отмечает принадлежность величин f и у к элементарной площадке с порядковым номером і.
Для нашего примера уравнение перепишется следующим образом:
Расстояние центра тяжести сечения до другого края поршня находится по равенству:
е2 = В — ег = 5,9 — 2,93 = 2,97 см.
Момент инерции площади сечения поршня относительно оси, проходящей через центр тяжести сечения, определяется суммой моментов инерции отдельных площадок относительно той же оси, Т. е.:
‘= 2 [‘/+/,(^—Уі)*] см‘К
Для разбираемого примера получим значение момента инерции всего сечения, равное
і I h + Л (еі. Уі)2 + U + /2 (еі — У ъ)2 +•■• + + ^15 ~h Л; (ел—Уїв)2} 2 = 73,97-2 = 147,94 г. и*,
и моментов сопротивления
^ 147,94 2,93
Величина максимального напряжения изгиба по формуле (419) равна
Результаты подсчетов показывают, что напряжения в поршне значительно меньше допускаемых.