Напряжения и деформации поршней

НАПРЯЖЕНИЯ И ДЕФОРМАЦИИ ПОРШНЕЙ [c.152]

Зто соотношение имеет более сложный вид, чем связывающий напряжения и деформации закон Гука (о = Ее) или простая комбинация пружины с поршнем, для которой можно записать ху = ЕеE oE/at), и все же оно лишь частично представляет поведение реальных материалов. Сказанное станет яснее, если рассмотреть другие методы представления. Однако приведенные соотношения полезны для иллюстрации некоторых аспектов реологического поведения. [c.88]

Большинство экспериментов по усталости в настоящее время проводится с использованием пульсаторов с замкнутой гидравлической системой. Эти испытательные машины способны создавать усилия в пределах от 5 кН до 1 МН с помощью гидравлических поршней. Подача гидравлической жидкости высокого давления контролируется сервоклапаном, который регулирует поток масла в зависимости от подводимой электрической мощности. Современные клапаны позволяют получить позиционную точность 0,1-0,5 мкм в диапазоне частот 0-100 Гц. Использование компьютера позволяет задавать любую комбинацию напряжения и деформации как произвольную функцию количества циклов. С помощью дополнительных приспособлений можно довести точность позиционного разрешения до 20 нм. [c.10]

Помимо интегральных соотношений, связывающих напряжения и деформации, широкое распространение в теории вязкоупругости нашли дифференциальные соотношения. Эти соотношения получаются из рассмотрения механических моделей, приспособленных для описания вязкоупругих свойств реальных материалов. Так, в [78] доказывается, что всякая невырожденная модель, составленная из пружин и поршней, сводится к дифференциальному оператору, который для девиаторных компонент напряжений и деформаций имеет вид [c.24]

В поршнях могут одновременно действовать девять видов напряжений. В зависимости от их конструкции, технологии изготовления и условий эксплуатации некоторые виды напряжений могут иметь наибольшие значения, а отдельные—отсутствовать. В 1 гл. II было сказано, что при расчете поршни с некоторыми допущениями можно заменять осесимметричным цилиндрическим телом, в котором имеется стационарное распределение температуры. Напряжения и деформации [c.125]

Расчеты с использованием оболочек вращения. Для расчетов напряжений и деформаций в деталях сложных форм часто применяют теорию тонких оболочек вращения. В последние годы этот метод начали широко использовать для расчета поршней, цилиндровых гильз, крышек, клапанов и других деталей, обладающих осевой симметрией. Для этого осесимметричную деталь заменяют системой оболочек вращения. [c.133]

Расчет напряжений под действием заданного температурного поля состоит из следующих этапов а) разделение поршня на диск постоянной толщины и цилиндр конечной длины б) определение сил и моментов, действующих в месте стыка диска с цилиндром в) применение к диску и цилиндру известных аналитических решений для определения напряжений и деформаций в них. [c.135]

Рис. 71. Напряжения и деформации схематизированного поршня

Напряжения и деформации от сил давления газов. Эти напряжения в поршнях дизелей типа ДЮО измеряли [6] на гидравлическом стенде (см. рис. 74). При испытаниях поршней вариантов 14А и 14Б опирание их производилось на оба бурта каналов масляного охлаждения, т. е. по средним диаметрам и й , а затем раздельно, т. е. только на бург сйх = 9Ь мм или на бурт с а = 144 мм. Опирание на один бурт осуществлялось путем создания зазора /С в 1,0 мм в опорной плите. [c.157]

Термические напряжения и деформации от стационарного распределения температуры. Исследования [43] с использованием электрических моделей упругого поля показали, что под воздействием распределения температуры, имеющейся на номинальном режиме (см. рис. 49), головка поршня дизеля Д50 получает, радиальные смещения по краю до 1,5 мм (рис. 84, а), а вблизи оси пальца около 0,6 мм. В осевом направлении центр днища смещается до 1,2 мм, а край — до 1,5 мм. [c.160]

А м е л ь я н ч и к А. В. Исследование температурных напряжений и деформаций в поршне тепловозного дизеля посредством электрических эквивалентных цепей упругого поля. В кн. Исследование двигателей, электрических машин и динамической устойчивости тепловозов . (Труды ЦНИИ МПС, вып. 149). М., Трансжелдориздат, 1958, с. 30—59. [c.213]

Трещины у первых ручьев и разгарные трещины на головке поршня дизеля ДЮО со стороны камеры сгорания возникают вследствие значительных термических напряжений и деформации из-за неравномерного нагрева головки поршня. Этому способствуют отложения нагара на поверхностях, охлаждаемых маслом, недостаток масла, поступающего для охлаждения головки поршня, перегрузки дизеля или его отдельных цилиндров, нарушения в работе топливной аппаратуры. Разгарные трещины приводят к прогару головки поршня. [c.164]

На основе рассмотренных расчетных данных можно получить довольно ясное представление о рабочем профиле боковой поверхности поршня для различных продольных сечений рис. 9.36). Это дает возможность еще на этапе проектирования прогнозировать оптимальные рабочие зазоры между поршнем и втулкой цилиндра [10]. Как и следовало ожидать, распределение напряжений и деформаций в цельном поршне носит явно неосесимметричный характер. В связи с этим попытки вести расчет напряженно-деформированного состояния цельного короткого поршня на основе осесимметричных концепций вряд ли целесообразны. [c.182]

При повышении температуры вязкость жидкости в демпфере 2 уменьшится настолько, что поршень демпфера 2, соединенного параллельно с пружиной 2, начнет перемещаться под действием напряжения. При этом напряжение, воспринимавшееся до этого только пружиной 1, будет распределяться на демпфер 2 и пружину 2, деформация которых будет отставать от напряжений. Следовательно, когда напряжение, изменяющееся по периодическому закону, достигнет нуля, деформация параллельного элемента не будет равна нулю, и напряжение с деформацией не будут совпадать по фазе. Движение поршня в демпфере 2 сопровождается потерями энергии в виде тепла, ив этой области температур механические потери велики. [c.95]

Для неравновесных условий нагружения могут быть выделены нестационарные (неустановившиеся) и стационарные (установившиеся) периоды процесса, в которых соответственно соотношение напряжение а — деформация е зависит от времени нагружения и не зависит от него, что иллюстрируется ниже на примере изотермического нагружения при малых деформациях простейших линейных упруговязких и вязкоупругих систем. Механическое поведение этих систем при однородном растяжении может быть моделировано комбинацией чисто упругих (пружин) и вязких (поршней в вязкой среде) элементов, подчиняющихся законам Гука и Ньютона для одноосного нагружения и представленных на рис. 1.3.1. Более подробные сведения о реакции различных вариантов моделей на внешние условия нагружения можно найти в монографиях [4, 24, 26, 68]. Уравнения состояния таких систем определяются из следующих условий [c.32]

Для ликвидации литейных напряжений и предупреждения остаточНой деформации отливки головки и тронка поршня или неразъемного поршня. втулки цилиндра, крышки цилиндра и корпуса клапана должны пройти отжиг — нормализацию. [c.35]

Из всех деталей дизеля в наиболее тяжелых условиях работает поршень. Со стороны камеры сгорания он подвергается воздействию газов с температурой до 2000° С и давлением до 130 кгс/см . Температура отдельных зон поршня может достигать 500° С, что снижает прочностные свойства материала. Из-за конструктивных различий в подводе и отводе тепла в поршне имеет место неравномерное распределение температуры. Это создает значительные термические напряже- ния и деформации, которые могут привести к образованию трещин и задиров-. Под действием циклических изменений температуры газов в поверхностных слоях поршня (со стороны камеры сгорания) возникают переменные температурные напряжения, способные вызывать образование треш,ин термической усталости. Циклические изменения давления газов в цилиндре создают в поршне переменные напряжения, приводящие к механической усталости материала. [c.3]

Измерение напряжений при помощи тензодатчиков основано на изменении сопротивления датчика при его растяжении или сжатии. Тензодатчик, наклеенный на поршень, становится одним целым с ним и все деформации поверхности его при нагружении воспринимаются решеткой датчика. Относительная деформация поршня в месте наклейки датчика [c.141]

Результаты по исследованию влияния опоры на напряженное состояние цилиндрической части поршня представлены на рис. 9.27. Цилиндрическая часть поршня с опертым днищем испытывает незначительные механические напряжения, которые в основном проявляются в зоне выше первого кольца. На внешней поверхности отмечены осевые напряжения сжатия, максимальное значение которых имеет место в ослабленном сечении стенки. На внутренней поверхности стенки отмечены осевые напряжения растяжения с максимальным значением также в ослабленном сечении. Картина такого распределения осевых механических напряжений в цилиндрической стенке поршня с опертым днищем сразу уясняется из рассмотрения формы деформации стенки от действия механической нагрузки (см. рис. 9.23). Совпадение значений максимумов напряжений сжатия на внешней поверхности и напряжений растяжения на внутренней поверхности указывает, что в районе поднутрения имеет место чистый изгиб стенки. Однако изгибающий момент, действующий в ослабленном сечении стенки в районе поднутрения, невелик по значению и практически затухает уже в зоне второй кольцевой канавки. Таким образом, зона стенки ниже второго кольца остается, в сущности, свободной от механических напряжений. Для конструкции поршня с опертым днищем механические напряжения в кольцевых канавках и на цилиндрической 172 [c.172]

Хрупкие термопластические материалы и реактопласты имеют коэффициент Пуассона порядка 0,3. Значение i термопластов зависит от температуры. Поведение растягивающихся высокополимерных тел под действием механических напряжений можно наблюдать на модели, представляющей параллельные или последовательные системы пружин и поршней (модель Фойгта и Максвелла, фиг. П. 8). Осадка пружин соответствует упругим деформациям вещества, а ход поршней — необратимым или протекающим с запаздыванием деформациям. Таким образом моделируется поведение очень вязких жидкостей. [c.20]

Для понимания некоторых особенностей диаграмм напряжение—деформация полимеров полезно проанализировать поведение простых моделей. На рис. 5.1 показаны диаграммы напряжение—деформация для четырех простейших моделей при двух скоростях растяжения [1]. Поведение пружины (рис. 5.1, а) характеризуется постоянным модулем упругости, не зависящим от скорости растяжения, т. е. ее деформации подчиняются закону Гука. Начальный угол наклона диаграммы является константой, пропорциональной модулю упругости. В противоположность пружине демпфер не обладает упругостью, и сила сопротивления движению в нем поршня пропорциональна скорости растяжения (рис. 5.1, б). Деформация модели Кельвина— [c.153]

Пусть пружина, обладающая свойствами идеальной упругости, параллельно соединена жесткими элементами с поршнем, движущимся в цилиндре, наполненном вязкой жидкостью (рис. 138). Если жесткость пружины равна модулю упругости Е моделируемого материала, то усилие, которое надо приложить к концам пружины, чтобы она получила относительное удлинение е, равно Ег. Сила сопротивления жидкости движению поршня прямо пропорциональна скорости движения обозначим коэффициент пропорциональности через Г]. Если отождествлять силу сопротивления системы пружина — амортизатор с напряжением а, а относительное изменение расстояния между точками А и В — с деформацией, то зависимость получается в виде [c.224]

Вследствие термических и структурных напряжений, возникающих в чугунных отливках при их охлаждении, они могут получить пониженную прочность. Устранение этих напряжений после механической обработки вызывает деформацию деталей например, круглые чугунные поршни становятся овальными, а направляющие станков утрачивают свою прямолинейность. Поэтому ответственные и крупные отливки выдерживают длительное время на дворах заводов, чтобы освободить отливки от внутренних напряжений под действием климатических факторов. Такая выдержка иногда длится до двух лет. [c.231]

При изготовлении заготовки поршня из алюминиевого сплава путем прошивки в штампе, имеющем уклоны 5—6° для удобства извлечения поковки, часто образовывались долевые трещины (фиг. 16). Эти трещины получались в первый момент ковки благодаря наличию растягивающих тангенциальных напряжений, пока металл не соприкасался со стенками штампа. Уменьшение штамповочного уклона до 1—1,5° позволило изменить механическую схему деформации. Трещины больше не появлялись, так как уже при небольшой степени деформации металл соприкасался со стенками матрицы и при этом возникало резко выраженное объемное напряженное состояние всестороннего сжатия. Механическая схема деформации изменилась, и образование формы происходило теперь посредством истечения металла в полость между стенками матрицы и пуансоном. Удаление поковки производилось при помощи выталкивателя (фиг. 17). [c.59]

Расчеты методом конечных элементов. Этот метод применяется широко для расчета строительных, авиационных и судовых конструкций [44], [85], а в последние годы — для расчета деформаций й напряжений в поршнях, клапанах, цилиндровых гильзах дизелей [45], [70], [77]. В основе его, как и электрических цепей упругого тела, лежит замен а непрерывной (сплошной) области совокупностью дискретных элементов (блоков), в результате чего система уравнений в дифференциальной форме (35) заменяется системой алгебраических уравнений типа (43). Однако этот метод имеет ряд существенных отличий и преимуществ. [c.131]

Из изложенного следует, что метод расчета деформаций и напряжений поршней с использованием теории тонких оболочек вращения является более простым по сравнению с методом конечных элементов. Он удобен для сравнительной оценки вариантов конструкций, хотя точность расчетов снижается с возрастанием толщины стенок и им трудно рассчитывать напряжения в местах с резкими изменениями сечений. Метод непригоден для расчета поршней, у которых отсутствует осевая симметрия. [c.135]

Для исследования напряжений на объемных моделях применяют метод замораживания деформаций, который состоит в том, что объемную модель в печи нагревают до температуры 80—90° С. При такой температуре модель нагружают и выдерживают в течение 1—1,5 ч, а затем течение 5—6 ч охлаждают до комнатной температуры, не снимая нагрузки. После этого объемную модель поршня разрезают на пластинки, параллельные и перпендикулярные оси цилиндра, и каждую пластинку рассматривают в поляризованном свете, как и в случае плоской модели. В процессе замораживания деформаций напряжения фиксируются в модели так прочно, что выпиливание пластинок из нее не искажает распределения изохром. [c.151]

Рис. 84. Температурные деформации (а), радиальные (б) и окружные (в) напряжения поршня дизеля Д50 на номинальном режиме работы

Третьей характерной кривой является график зависимости между напряжением и деформацией для определенного момента времени. Ясно, что для любого момента времени этот график будет представлять собой прямую линию с постоянным углом наклона. Линейная зависимость напряжений от деформаций (В каждый момент времени есть следствие неявного предположения о линейности моделей, состоящих из пружин и цилиндров с поршнями. Эта линейная зависимость в общем случае очень важна при исследовании напряжений и деформаций поляризационно-оптическим методом, так как она позволяет распростра- нить результаты, полученные на моделях из вязкоупругого материала, на натуру из упругого материала. Большая часть вязкоупругих материалов обладает линейной зависимостью между напряжениями и деформациями в определенных пределах изменения напряжений и деформаций (или даже времени). Существуют и нелинейные вязкоупругие материалы, полезные в некоторых специальных задачах. Однако в большинстве случаев приходится выбирать материал с линейной зависимостью между напряжениями и деформациями и следить за тем, чтобы модель из оптически чувствительного материала не выходила в ходе испытания за пределы области линейности свойств материала. При фотографировании картины полос момент времени для всех исследуемых точек оказывается одним и тем же. Если используются дополнительные тарировочные образцы, то измерения на них необходимо проводить через тот же самый интервал времени после приложения нагрузки, что и при исследовании модели. Читатель, желающий подробнее ознакомиться с использованием расчетных моделей для анализа свойств вязкоупругих материалов, может обратиться к другим публикациям по данному вопросу, в частности к книге Алфрея [1] ). [c.122]

Диаметр поршневого пальца заметно влияет на высоту поршня, его массу, а также на размеры и массу поршневой головки шатуна. При выборе наружного и внутреннего диаметров иальца следует исходить из допустилгых напря кений изгиба и среза, а также напряжений и деформаций пальца, возникающих при его овализации. [c.432]

Манжетные УПС. Основным уплотнителем этих УПС являются манжеты, которые по сравнению с кольцами обеспечивают пониженные силы трения Pf при р < 1 МПа и больший ресурс. Гибкие губки манжет допускают повышенные радиальные смещения контртела. Между губками манжеты может быть размещен дополнительный силовой элемент — пружина (см. рис. 4.13, з, ), существенно новьппающая стабильность контактного давления. Манжетные УПС имеют ряд недостатков способность только к одностороннему уплотнению, увеличенные габариты, необходимость спаренных манжет на поршне гидроцилиндров двойного действия (см. рис. 4.13, й), необходимость дублирования манжет другими уплотнителями в УПС штоков для исключения подсоса воздуха при разрежении в рабочих полостях. При отсутствии дополнительных силовых элементов контактное давление Рко на кромке манжеты менее стабильно, чем у колец, что может вызвать потерю герметичности при низком р, поскольку напряжения от деформации губок соизмеримы с напряжениями от набухания и температурных деформаций. ГОСТ 14896 — 84 рекомендует для обеспечения герметичности при р < [c.163]

Простейщей моделью, иллюстрирующей релаксацию напряжений, является модель Максвелла, состоящая из соединенных последовательно пружины и демпфера (рис. 3.1), деформации которых подчиняются соответственно закону Гука и закону Ньютона. Модуль упругости пружины равен Е, вязкость жидкости в демпфере т]. В эксперименте на релаксацию напряжений задается постоянная деформация е, а напряжение определяется как функция времени. В деформированной модели изменение удлинения пружины компенсируется эквивалентным смещением поршня, так что суммарная скорость смещения равна нулю, т. е. [c.52]

Во многих задачах, требующих определения деформации оболочки, напряжениями изгиба можно пренебречь, принимая обязательно во внимание лишь те напряжения, которые обусловлены деформацией в ее срединной поверхности. Возьмем в качестве примера тонкостенный сферический резервуар, подвергающийс51 действию равномерно распределенного внутреннего давления, нормального к поверхности оболочки. Под этим давлением срединная поверхность оболочки подвергается равномерной деформации, и так как толщина оболочки мала, то мы будем вправе предположить здесь, что растягивающие напряжения распределены по ее толщине равномерно. Аналогичный пример представляет собой тонкостенный резервуар в форме круглого цилиндра, в котором газ или жидкость сжаты посредством поршня, свободно движущегося по оси цилиндра. Кольцевые напряжения, возникающие в цилиндрической оболочке под действием равномерного внутреннего давления, распределяются по толщине оболочки равномерно. Если торцы цилиндра защемлены, то оболочка не может свободно расширяться, и под действием внутреннего давления около ее торцов может произойти некоторый изгиб. Более детальное исследование показывает, однако (см. 114), что этот изгиб носит местный характер и что часть оболочки на определенном расстоянии от торцов продолжает оставаться цилиндрической и испытывает лишь деформацию в срединной поверхности без заметного изгиба. [c.478]

Рис. 67. Температурное поле поршня дизеля 2Д100, использованное для расчета термических деформаций и напряжений

К — контуры поршня Ь — расчетная схема М — сдеформированное состояние поршня (цифры означают деформации в мм и напряжения в кгс/см ) [c.160]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...