Как сделать двигатель лучше. Новые поршневые кольца - страница 22
r>2 – радиус внутреннего диаметра поршневого кольца, который равен
r>2 = r>1 – t = 45 – 4 = 41 мм, или r>2 = 4,1 см.
Величина площади внутренней вертикальной поверхности кольца S>2 определяется по формуле: S>2 = 2 πr>2h.
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 (r>1>2– r>2>2) = 2πr>2h. В этом равенстве размер высоты кольца h — величина неизвестная, легко определяемая по формуле: h = (r>1>2– r>2>2) / 2r>2. 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 S>1 и S>2:
S>1 = 3,14 (20,25 – 16,81) = 3.14 × 3,44 = 10,8016 см>2;
S>2 = 2× 3,14 × 4,1× 0,4195 = 10,801286 см>2.
Теперь мы можем точно рассчитать величину газодинамических сил F>ои 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 × S>1 = 80 кг/см>2 × 10,8016 см>2 = 864,128 кгс;
F>рад = Р>раб × S>2 = 80 кг/см>2 × 10,801286 см>2 = 864,103 кгс.
Разницу F>рад – F>о = 0,025 кгс, можно считать ничтожно малой, лежащей в пределах погрешности измерений, если таковые предвидятся.
Можно считать, что практически действие газодинамических сил уравновешено, следовательно, нейтрализовано отрицательное влияние газодинамики на работу поршневого компрессионного кольца. Работоспособность поршневого кольца обеспечивается силой прижима рабочей поверхности кольца к стенке цилиндра, то есть силой упругости самого поршневого кольца. Необходимую величину этой силы можно достигать не только за счет геометрических размеров поршневого кольца, но и определения свойства материала, из которого изготовлено поршневое кольцо и термической обработки, величины зазора в замке кольца, находящегося в свободном состоянии.
Итак, мы получили все необходимые размеры, посмотрим, как будет выглядеть конструкция на эскизе рис. 3.
Рис. 3. Эскиз поршневого уплотнения экспериментального образца двигателя с диаметром цилиндра 90 мм: 1 – цилиндр; 2 – поршень; 3 – поршневое кольцо