Работоспособность газового стыка двигателя оценивают по его герметичности при реализации рабочего процесса и по уровню напряженно-деформированного состояния его элементов — шпиль­ки или болта, прокладки и блока.

Основными расчетными нагрузками на газовый стык являются (рис. 4.9, а):

• сила предварительной затяжки;
• нагрузка от газовой силы;

•  термическая сила, образующаяся при прогреве двигателя вслед­ствие различных коэффициентов линейного расширения элементов стыка.

Оценка работоспособности газового стыка проводится с учетом податливости его элементов.

Под действием силы предварительной затяжки шпильки/болта, деформируются детали газового стыка: сжимаются головка, прокладка и рабочая часть блока при одновременном растяжении шпильки (рис. 4.9, б).

При реализации рабочего процесса газовая сила сжимает голов­ку и растягивает шпильку, а деформации прокладки и блока умень­шаются — происходит разгрузка газового стыка. Естественно, если нет разгерметизации стыка, то приращение деформаций шпильки и головкиравно приращению деформаций прокладки и блока. Для наглядности выводов обратимся к диаграм­ме сила — деформация в виде, показанном на рис. 4.9, в.

Коэффициент концентрации напряжения для шпилек из легированных сталей — 4...5,5. Коэффициент запаса прочности шпильки п_а находится в пределах 1,3...2. .

Из анализа характера сил, нагружающих силовую шпильку, следует, что наиболее тяжелые условия ее работы имеют место на режиме максимального крутящего момента.

Полученные зависимости позволяют прогнозировать поведение элементов газового стыка в различных условиях эксплуатации. При перегреве двигателя в результате нарушения сгорания или из-за нарушения работы системы охлаждения происходит рост силы, и, как следствие, шпилька воспринимает дополнительные нагрузки.

При переходных режимах работы двигателя возрастает вероятность «заброса» Р„ что делает вероятным увеличение нагрузки на шпиль­ку и уменьшение сил на стыке Р*.

Важным при монтаже является достижение требуемой силы предварительной затяжки, устанавливаемой инструкцией завода-из­готовителя и проверяемой с помощью динамометрического ключа. Последовательность затяжки шпилек/болтов, строго определенная для обеспечения одинаковой деформации элементов по всему объ­ему головки цилиндров.

Зимой в условиях низких температур окружающей среды Край­него Севера при холодном запуске двигателя с алюминиевой голов­кой и чугунным блоком возможно раскрытие газового стыка из-за того, что термическая сила принимает отрицательное значение при минусовых температурах.