Как сделать двигатель лучше. Новые поршневые кольца. Анатолий Матвеевич Дружинин

Чтение книги онлайн.

      Для того, чтобы сбалансировать газодинамическую и механическую системы и обеспечить нормальную работоспособность компрессионного (уплотнительного) поршневого кольца, следует выполнить предлагаемое равенство: F_о = F_рад + F_пр.

      Для размера диаметра цилиндра 92 мм ГОСТ предлагает принять «минимальную упругость (в ленте) кольца 14,20 Н (1,45 кгс). Этот параметр, для сравнения, в технических условиях на верхнее поршневое компрессионное кольцо двигателя КАМАЗ (диаметр цилиндра 120 мм) задан в пределах 2,3…3,1 кгс. Так как, в кинематической системе «цилиндр – поршневое кольцо – поршень» произошли и происходят принципиальные изменения по нашей воле, надеемся положительные, примем минимально необходимую величину, например, F_пр = 6,0 Н, то есть 0,6 кгс. Дальнейшие расчеты и соответствующие эксперименты должны подтвердить обоснованность такого назначения.

      Для выполнения предложенного равенства сил, необходимо уравнять величины площадей поверхности верхнего торца поршневого кольца S₁ и внутренней вертикальной поверхности S₂, т. е. S₁ = S₂. Проведем расчет этих площадей. Выше мы приняли величину диаметра цилиндра 90 мм, размер радиальной толщины 4,0 мм, то есть t = 0,4 см; высоту компрессионного кольца обозначим h; рабочее давление Р_раб = 80 кг/см².

      Величина площади поверхности верхнего торца компрессионного кольца определяется по формуле S₁ = π (r₁²– r₂²), где:

      r₁ – радиус цилиндра т. е. внешнего диаметра поршневого кольца r₁ = 45 мм, или r₁ = 4,5 см;

      r₂ – радиус внутреннего диаметра поршневого кольца, который равен

      r₂ = r₁ – t = 45 – 4 = 41 мм, или r₂ = 4,1 см.

      Величина площади внутренней вертикальной поверхности кольца S₂ определяется по формуле: S₂ = 2 πr₂h.

      В этой формуле мы принимаем высоту поршневого кольца, как неизвестную величину, ибо доказали, что стандарты нам рекомендуют неверные данные. Попробуем их исправить, для этого приравняем обе площади этих разных поверхностей поршневого кольца π (r₁²– r₂²) = 2πr₂h. В этом равенстве размер высоты кольца h — величина неизвестная, легко определяемая по формуле: h = (r₁²– r₂²) / 2r₂. Подставим значения и получим: h = (20,25 – 16,81) / 2 × 4,1 = 3,44 / 8,2 = 0,4195 см = 4,195 мм.

      Определим величины площадей S₁ и S₂:

      S₁ = 3,14 (20,25 – 16,81) = 3.14 × 3,44 = 10,8016 см²;

      S₂ = 2× 3,14 × 4,1× 0,4195 = 10,801286 см².

      Теперь мы можем точно рассчитать величину газодинамических сил F_о и F_рад, действующих на поршневое компрессионное кольцо, предназначенное для цилиндра двигателя диаметром 90 мм. Для этого умножим величину максимального рабочего давления в цилиндре и в поршневой канавке на размеры определенных площадей поверхностей:

      F_о = Р_раб × S₁ = 80 кг/см² × 10,8016 см² = 864,128 кгс;

      F_рад СКАЧАТЬ