Головки к блоку цилиндров, а также головки и цилиндры к картеру, если они выполнены раздельно, крепят при помощи силовых шпилек. Силовые шпильки размещают в головке как можно ближе к оси цилиндра и таким образом, чтобы шпильками головка с одинаковой силой прижималась к верхней плоскости цилиндра или блока цилиндров. Силовые шпильки для автотракторных двигателей выполняют из углеродистых сталей. Для особо нагруженных шпилек и анкерных болтов применяют стала 18ХНМА, 18ХНВА, 20ХНВА и др. Чтобы увеличить прочность, применяют шпильки и анкерные болты с резьбой специального профиля, стержни болтов шлифуют. Переходы от одного диаметра к другому выполняют плавными.

При расчете шпильки или анкерного болта на прочность учитывают: силу предварительной затяжки, суммарную силу и соответствующее ей напряжение в шпильке при максимальном значении р_z в нагретом двигателе и запасы прочности. При этом принимают, что давление от газов данного цилиндра распространяется только на шпильки, расположенные непосредственно у этого цилиндра.

Из-за трудностей учета действительных условий работы шпилек и анкерных болтов расчет их на прочность ведут по упрощенной схеме.

Сила предварительной затяжки для силовых шпилек (МН)

, (28)

где Р_г — сила от давления газов на головку цилиндров (МН):

.

При нижнем расположении клапанов

.

При верхнем .расположении клапанов

.

Суммарная сила (МН), приходящаяся на одну шпильку,

; (29)

где n — число шпилек, на которые действует данная сила.

Напряжение от растягивающей силы

, (30)

где f_шп — наименьшее сечение шпильки.

Диаметр наименьшего сечения резьбы шпильки или стержня шпильки

. (31)

Для легированных сталей напряжения в минимальном сечении шпилек допускают: при предварительной затяжке 190÷290 МПа (2000÷3000 кгс/см²); от термической нагрузки 140÷190 МПа (1500÷2000 кгс/см²).

Суммарные напряжения от предварительной затяжки и температурной нагрузки для легированных сталей 320÷540 МПа, для углеродистых сталей 100÷150 МПа.

Запас прочности для шпилек и анкерных болтов п = 2÷4.

Для ориентировочной оценки размера болтов принимают

,

где f_шп — площадь сечения шпильки; F_ц— площадь цилиндра. Если головка выполнена из алюминиевого сплава, то для предупреждения смятия головки под гайки подкладывают стальные шайбы увеличенного диаметра: .