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* 8-105-0,53

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.