AVERTISSEMENT CHAPITRE 1. CONCEPTION ET VÉRIFICATION DES CONTRAINTES DU PISTON... - P4.1 - FICHE PISTON 4 : SEGMENTS du PISTON... - P4.

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1 AVERTISSEMENT Le noe ci-aprè, relaive à la modéliaion de diéren organe on donné à ire exemplai, e ne coniuen nullemen un mode de calcul obligé. CHAPITRE 1. CONCEPTION ET VÉRIFICATION DES CONTRAINTES DU PISTON... - P4.1 - FICHE PISTON 4 : SEGMENTS du PISTON... - P Eude de la egmenaion... - P Inluence de ce diéren paramère... - P Conraine lor de la mie en place du egmen... - P Dimenionnemen e vériicaion de conraine... - P Jeu minimum de dilaaion... - P Dilaaion d éranglemen... - P4.4 - Verion du 6 epembre 014 (18h36)

2 CHAPITRE 1. CONCEPTION ET VÉRIFICATION DES CONTRAINTES DU PISTON FICHE PISTON 4 : SEGMENTS du PISTON 1.4. Eude de la egmenaion Inluence de ce diéren paramère Noaion : F p bande (ou orce) angenielle du egmen preion péciique N N/ Un egmen e oumi à une preion radiale réparie. Nou pouvon remplacer cee preion uniorme par une orce de racion angenielle appliquée au bec du egmen. Cee orce e appelée bande angenielle F. 1. valeur de la bande angenielle F : F EOh = 9 π 1 3 ( De ) (éq. P4.1.) La preion péciique p du egmen ur la paroi du cylindre e imporane du poin de vue éanchéié. De valeur rop aible de p ne uiraien pa à aurer une éanchéié uiane, de valeur rop grande enraîneraien de pere par roemen aini qu une uure inadmiible.. valeur de la preion péciique d appui p : p F = (éq. P4..) h D La preion de conac de egmen d éanchéié p réulan de leur élaicié propre, e généralemen, pour le egmen normalié, de : p = 01. à00. N p = 015. à05. N moeur Dieel (moeur len ) moeur Oo (moeur rapide ) La preion de conac augmene conidérablemen par l inroducion de gaz derrière le egmen. Il e à remarquer que la preion péciique p e indépendane de la haueur h du egmen. Cee ormule avère en réalié inexace puiqu elle poule que p e conan ou au long de la périphérie du egmen. En ai, pour le egmen de ecion conane e de rucure homogène, la preion péciique avère êre naurellemen plu élevée de par e d aure de l ouverure de coupe. Néanmoin la ormule (éq. P4..) e généralemen admie en praique. La conraine exiane dan une ecion quelconque du egmen, due à l eor F iué au milieu de la ecion, e la oe de conraine de lexion e de conraine de compreion (poure à aible courbure). Le maximum de conraine e iuan à l oppoé de la coupe. 3. valeur de conraine maximale : 1) ibre exerne en racion : 6 F D e σ e max = (éq. P4.5.) h e h e F R. Ierbeek Bureau d Eude Mécanique - Pion 4 : Segmen Page - P4.1 -

3 ) ibre inerne en compreion : 6 F D e F + h e h e (éq. P4.6.) σ = i max En praique, F ( h e ) adme que la conraine criique devien : 6 F D e 6 F D e négligeable devan le premier erme, de même que e devan D e l on σ max (éq. P4.8.) h e h e conraine de racion ur la ibre exerne à l oppoé de la coupe. Nou pourrion aui exprimer la valeur de la conraine maximum en oncion de la preion moyenne péciique. Pour ce aire remplaçon F de l équaion ci-deu par F oncion de p de l équaion de la valeur de la bande angenielle. E, en négligean e devan D, nou obenon : D σ max 3 p e (éq. P4.9.) Conraine lor de la mie en place du egmen. Le egmen doi êre ouver au momen de la poe pour permere on gliemen uque dan a La conraine maximum de poe e iuera, ur la ibre inerne, à l oppoé de la coupe e prendra coe valeur (héorie de pièce courbe, en prenan coe hypohèe que l épaieur radiale e e aible par rappor au diamère D) : Ee σ 1 1 max poe = (éq. P4.10.) ρ ρ * 0 Noaion : ρ o ρ * courbure lorque le egmen e à l éa libre (courbure iniiale) courbure lor de la mie en place du egmen Cee conraine σ max poe e reponable de la maorié de claique rupure qui e produien, en ervice, à l oppoé de la coupe. Lor de la mie en place du egmen, on a provoqué une iure dan la ibre inerne du egmen, iure qui, ou l ee de charge alernée renconrée en uiliaion, e développe uqu à la rupure de egmen. Toue la diiculé conie à déerminer la valeur de cee courbure ρ * lor de la mie en place du egmen dan a. Le norme DIN allemande nou propoen une ormule praique ain de calculer cee conraine maximale de poe, éan donné que la oluion exace ne e laie pa calculer : Ee D+ e O σ max poe = (éq. P4.11.) D e D e 3π D e {Ré. 13} e nou vériieron que celle-ci ree inérieure à la conraine maximale de lexion permie donnée dan le ableau au R. Ierbeek Bureau d Eude Mécanique - Pion 4 : Segmen Page - P4. -

4 Dimenionnemen e vériicaion de conraine Démarche à uivre : Au moyen de ableaux de la {Ré. 13.}, pour la haueur h conidérée, (la plu proche de la valeur prédimenionnée), nou pouvon calculer, via (éq. P4.8.), la conraine maximale exiane dan le egmen; la orce angenielle F éan donnée direcemen dan le ableau en oncion de la haueur du egmen. Une remarque cependan : cee orce angenielle e calculée pour de la one grie (Maière STD). Nou vériieron aini que la conraine maximale aini calculée e bien inérieure à la conraine admiible pour la one grie (Voir ableau 1.5..). Si ce n e pa le ca, il au changer de maériau coniui du egmen e, moyennan adapaion de la orce angenielle donnée dan le ableau, revériier le non-dépaemen de la conraine admiible du maériau choii. Enuie nou vériieron que l on ne dépae pa la conraine admiible de poe (via (éq. P4.11.)). Pour ce aire, il agira de rerouver la valeur de l ouverure de coupe O au moyen de la ormule (éq. P4.1.). Enin, via (éq. P4..), nou calculeron la valeur de la preion péciique ain de vériier que celle-ci e iue bien dan l inervalle accepable Jeu minimum de dilaaion Pour une raion évidene d éanchéié, la ene ubian aprè placemen doi êre aui aible que poible, mai il doi ubier un minimum, dan le ca de moeur à combuion inerne, pour permere la dilaaion hermique, car la empéraure de egmen, don la dilaaion périphérique n e praiquemen pa enravée, e plu élevée que celle du cylindre. 4. valeur du eu minimum (eu à la coupe) : π D ΔT α Δ T α (éq. P4.1.) c c {Ré. 1} Noaion : α α c eu lorque le egmen e ermé coeicien de dilaaion du egmen coeicien de dilaaion du cylindre ΔT ΔT c variaion de empéraure du egmen enre la poe (0 C e la empéraure de oncionnemen (. 50 EC) variaion de empéraure du cylindre enre à roid e à chaud (. 10 EC) Le eu minimum e donné aui par : = D D {Ré. 5} Segmen chromé coupe eu {Ré. 6} Aure egmen {Ré. 6} Nou pourrion comparer celui-ci avec celui donné à la réérence {Ré. 13.}. R. Ierbeek Bureau d Eude Mécanique - Pion 4 : Segmen Page - P4.3 -

5 Dilaaion d éranglemen A la empéraure de oncionnemen du moeur, la du egmen rique de bloquer celui-ci de par a dilaaion. Il audra donc prévoir un eu minimum de dilaaion (Voir igure ig. P4.1.). 5. valeur du eu minimum - egmen e : ΔT h α + h α (éq. P4.16.) e {Ré. 1} Noaion : e ΔT α h h eu - egmen variaion de empéraure du egmen coeicien de dilaaion du egmen haueur du egmen haueur de la ig. P En général, la haueur de h e de l ordre de (eu de baemen) : h h D (Racleur) {Ré. 5} (.. ) h h D h h h = h + 003à005 (Feu e éanchéié (gro Dieel)) {Ré. 1} (Feu e éanchéié (Dieel)) {Ré. 6} (Feu e éanchéié) {Ré. 5} Tandi que la proondeur de e e de l ordre de (eu radial) : e = e à04. (Racleur) {Ré. 5} (.. ) e e D e = e + 0à03 (Gro Dieel) {Ré. 1} (Feu e éanchéié) {Ré. 5} C e-à-dire que le eu radial e 5 à 10 oi upérieur au eu axial (de baemen). R. Ierbeek Bureau d Eude Mécanique - Pion 4 : Segmen Page - P4.4 -