 |
Расчет поршневой головки шатуна.
|
|
|
|
Исходные данные:
Масса поршневой группы mп=0,665кг
Масса шатунной группы mш=0,831кг
Частота вращения n=4950 об/мин
Ход поршня S=0,073м
Площадь поршня Fп=0,0055м2
Диаметр верхней головки шатуна:
Наружный dг=35мм
Внутренний d=26мм
Радиальная толщина стенки головки 
Для стали 45Г2 имеем:
Предел прочности 
Предел усталости при изгибе 
Предел текучести 
Расширение-сжатие 
Коэффициент приведения цикла при изгибе aσ=0,17
Коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии aσ=0,12
При изгибе:
При растяжении-сжатии:
Рис.3.3. Расчетная схема шатунной группы
Расчет сечения I-I
Максимальное напряжение пульсирующего цикла
Среднее напряжение и амплитуда напряжения. 
eм=0,86 – масштабный коэффициент
en=0,9-коэффициент поверхностной чувствительности (чистое обтачивание внутренней поверхности головки)
то запас прочности в сечении I-I определяем по пределу усталости
Напряжения от запрессованной втулки:
удельное давление на поверхности соприкосновения втулки с головкой
где 
- коэффициент Пуассона;
- суммарный натяг.
Напряжения от суммарного натяга на внешней поверхности гол 
овки
напряжения от суммарного натяга на внутренней поверхности головки
Рис.3.4. Расчетная схема головки шатуна
а- при растяжении; б- при сжатии
Расчет на усталостную прочность сечения перехода головки шатуна в стержень.
-Максимальная сила, растягивающая головку
-Нормальная сила и изгибающий момент в верхней части 
шатуна
φшз=105°- угол заделки головки
-Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от растягивающей силы
-Напряжения на внешнем волокне от растягивающей силы
-Суммарная сила, сжимающая го 
ловку:
|
|
|
-Нормальная сила и изгибающий момент в расчетном сечении от сжимающей силы.
-Напряжение на внешнем волокне от сжимающей силы
-Максимальное и минимальное напряжение а 
симметричного цикла
-Среднее напряжение и амплитуда напряжений
то запас прочности в сечении перехода головки шатуна в стержень определяем по пределу текучести
3.3.2 Расчет кривошипной головки шатуна.
Исходные данные
Масса шатунной группы: mш = 0,831 кг
Масса шатуна, сосредоточенная на оси поршневого пальца mшп = 0,229 кг
Масса шатуна, сосредоточенная на оси кривошипа mшк = 0,603 кг
Масса крышки кривошипной головки mкр = 0,25 mш=0,208 кг
Диаметр шатунной шейки dшш = 50мм
Толщина стенки вкладыша tb = 1,8 мм
Расстояние между шатунными болтами сб = 63 мм
Длина кривошипной головки lk = 27 мм
Максимальная сила инерции
Момент сопротивления расчетного сечения:
Момент инерции вкладыша и крышки
Напряжения изгиба крышки и вкладыша.
Расчет стержня шатуна
Длина шатуна: lш = 130 мм
Размеры сечения шатуна: bш=15,75 мм, aш=3 мм, tш=4 мм, hш=18,7 мм
Внутренний диаметр головки d1 =35мм
Из динамического расчета имеем:
Площадь и момент инерции расчетного сечения В – В
Максимальное напряжение от сжимающей силы в плоскости качания шатуна
В плоскости перпендикулярной плоскости качания шатуна
L1 – длина стержня шатуна между расточками верхней и
нижней головок шатуна.
L0– расстояние между осями головок шатуна.
Минимальное напряжение осей растягивающей силы
Средние напряжения и амплитуды цикла:
где 
- эффективный коэффициент концентрации напряжений;
т.к. 
и 
запас прочности в сечении определяется по пределу усталости
Расчет шатунных болтов
Из расчета кривошипной головки шатуна имеем: максимальная сила инерции, растягивающая кривошипную головку и шатунный болт Pjp=0,0136МH
Принимаем:
номинальный диаметр болта d=10 мм
|
|
|
шаг резьбы t=1 мм
количество болтов iб=2
материал болта Сталь 40Х ГОСТ4543 – 71
Для указанной стали имеем: σв = 800 МПа
σт = 700 МПа
σ-1р = 260 МПа
ασ = 0,12
Сила предварительной затяжки
Суммарная сила, растягивающая болт
, Н
где х = 0,2 – коэффициент основной нагрузки резьбового соединения
Максимальное и минимальное напряжение, возникающее в болтах:
Среднее напряжение и амплитуда цикла
т.к. 
, то запас прочности определяется по пределу текучести
|
|
|
