Рассчитываем на прочность четыре детали: поршень, поршневые кольца, поршневой палец, стержень шатуна. Все расчёты производим на основе данных теплового и динамического расчётов.

3.1. Расчёт поршня

3.1.1. Рассчитываем напряжение изгиба на днище поршня от газовой силы:

,

где

принимаем относительную толщину стенки головки поршня ; относительную радиальную толщину кольца ; радиальный зазор кольца в канавке поршня ; относительную толщину днища поршня .

- из таблицы результатов динамического расчёта.

. Допустимое напряжение для алюминиевых поршней при наличии рёбер жесткости: .

3.1.2. Рассчитываем напряжение сжатия от газовых сил в сечении Х-Х

:

,

где - относительная площадь расчётного сечения поршня с учётом ослабления его отверстиями для отвода масла:

где относительный диаметр поршня по дну канавки: ,

диаметр масляного кольца ,

.

Число масляных отверстий .

Допустимое напряжение сжатия для алюминиевых сплавов .

3.1.3. Рассчитываем напряжение разрыва в сечении Х-Х от максимальной инерционной силы (при φ=0):

Допустимое напряжение на разрыв для алюминиевых сплавов .

3.1.4. Напряжение в верхней кольцевой перемычке:

- напряжение среза:

,

где - относительная толщина первой кольцевой перемычки

- напряжение изгиба:

Cложное напряжение по третьей теории прочности:

3.1.5. Удельное давление поршня, отнесённое к высоте юбки поршня:

,

где относительная высота юбки поршня

3.1.6. Удельное давление поршня, отнесённое ко всей высоте поршня:

.

3.2. Расчёт поршневого кольца

3.2.1. Рассчитываем среднее давление на стенку цилиндра:

, где - модуль упругости для стали,

- относительная величина разности между величинами зазоров замка кольца в свободном и рабочем сечении.

3.2.2. Рассчитываем эпюру давления кольца в различных точках окружности:

, где - коэффициент для различных углов ψ по окружности кольца.

При

Результаты расчёта эпюры удельного давления кольца: