4.2. Расчет шатуна. 4.2.1.  Расчет стержня и верхней головки шатуна.. 4.2.2. Расчет нижней головки шатуна.

4. 2. Расчет шатуна.

    Шатун подвергается действию силы от давления газов и силам инерции поступательно движущихся частей. Принимая во внимание то, что в курсовой работе динамический расчет дизеля не производится, все расчеты деталей шатуна ведем на силу заедания поршня в цилиндре - Р_и

Производим проверку стержня шатуна на прочность от суммарного напряжения в среднем сечении (рис. 3) по эмпирической формуле Навьс-Ренкина, используя принятые соотношения в табл. 3

Таблица 3.

№ п. п	Параметры и расчетное соотношение	Дизели
		тихоходные	быстроходные
1.	Длина стержня шатуна, L	(2, 8 ÷ 4, 0) D	(2, 15 ÷ 3, 5) D
2.	Диаметр стержня шатуна, dст	(0, 25 ÷ 0, 37) D	(0, 25 ÷ 0, 35) D
3.	Диаметр внутреннего отверстия стержня, d0	(0, 25 ÷ 0, 5) dст	(0, 3 ÷ 0, 7) dст
4.	Среднее сечение двутаврового стержня (рис. 3)
	Высота, Н		(0, 16 ÷ 0, 18) L
	Расстояние между полками, h		0, 7 Н
	Толщина, b		0, 15 Н
	Ширина, В		0, 75 Н
5.	Внешний диаметр головки, d1	(1, 6 ÷ 1, 8) d	(1, 3 ÷ 1, 7) d
6.	Длина втулки, l1	из расчета пальца
7.	Толщина втулки, δ	(0, 08 ÷ 0, 1) d	(0, 05 ÷ 0, 08) d
8.	Длина верхней головки, l3	(0, 85 ÷ 1, 15) d1
9.	Остальные размеры: S l2	(0, 25 ÷ 0, 30) d (1, 4 ÷ 1, 6) d
	D – диаметр цилиндра d – диаметр поршневого пальца

 

рис. 3 Расчет шатуна с деталями.

4. 2. 1.  Расчет стержня и верхней головки шатуна.

После определения размеров стержня и верхней головки шатуна, проверяем:

а) стержень шатуна на суммарное напряжение сжатия с учетом изгиба в плоскости качания

, Мпа

где:

f_ср – средняя площадь поперечного сечения стержня шатуна по середине сечения.

L – длина шатуна, м

i – радиус инерции сечения, м

– для круглого сечения:

i=0, 25  ;

 – для двухтаврового сечения:

i= 0, 18Н, м

Коэффициент С выбираем из таблицы.

Таблица 4.

№ п. п	Марка стали	С
1.	Сталь 35	0, 00015
2.	Сталь 40	0, 00016
3.	Сталь 45	0, 00017
4.	Сталь 45ХН	0, 00040
5.	Сталь 18ХН2НЧВА	0, 00043

 

[σ ] = (80 ÷ 120), МПа – для углеродистой стали;

[σ ] = (120 ÷ 180), МПа – для легированной стали.

[σ ]≥ σ – условие прочности.

б) Рассчитываем верхнюю головку шатуна на растяжение в сечении x - x на силу заедания поршня Р_в (рис. 3):

 , МПа

Где: Н – сила заедания поршня;

 = (1, 5 ÷ 2, 0), МПа – удельное давление от силы заедания для тихоходных дизелей;

 = (1, 0 ÷ 1, 5), МПа – удельное давление от силы заедания для быстроходных дизелей;

м² - площадь поперечного сечения головки в горизонтальной плоскости;

[σ _р] = (30 ÷ 40), МПа, причем меньшие значения относятся к углеродистым сталям, большие к легированным.

σ _р ≤ [σ _р] – условие прочности.

4. 2. 2. Расчет нижней головки шатуна.

Определяем размеры нижней головки шатуна по таблице 5.

Таблица 5.

№ п. п	Параметр	Дизели
		малооборотные	высокооборотные
Отъемная нижняя головка
1.	Толщина пятки шатуна h1	(0, 2 ÷ 0, 3) d	-
2.	Высота верхней половинки головки шатуна h2	(0, 5 ÷ 0, 75) d	-
3.	Высота нижней половинки головки шатуна h3	(0, 5 ÷ 0, 65) d	-
4.	Высота центрирующего выступа	(0, 6 ÷ 0, 1) d	-
5.	Диаметр центрирующего выступа	(0, 3 ÷ 0, 4) d	-
Неотъемная нижняя головка
1.	Высота верхней части (до опорной поверхности гайки)	-	(0, 55 ÷ 0, 65) d
2.	Высота крышки мотылевого подшипника	-	(0, 55 ÷ 0, 65) d
3.	Расстояние между шатунными болтами lш и ширина нижней головки l1: а) при двух болтах: lш l1 б) при четырех болтах: lш l1	(1, 2 ÷ 1, 25) d (1, 5 ÷ 1, 6) d (1, 15 ÷ 1, 2) d (1, 3 ÷ 1, 4) d
4.	Толщина компрессионной прокладки δ	5 ÷ 15 мм
5.	Толщина вкладыша	(0, 06 ÷ 0, 1) d	2 ÷ 3 мм
6.	Продольный разбег	2 ÷ 5 мм	1 ÷ 2 мм
7.	Диаметр шатунных болтов четырехтактных ДВС: а) при двух болтах - dш; б) при четырех болтах - dш; Диаметр шатунных болтов двухтактных ДВС, dш	(0, 18 ÷ 0, 25) d (1, 3 ÷ 1, 6) d (0, 13 ÷ 0, 16) d
d – диаметр кривошипной шейки; м h4 – толщина крышки мотылевого подшипника, определяется из расчета l2 – длина нижней головки берется из расчета коленчатого вала или прототипа.

 

рис. 4 Нижняя головка шатуна.

Определяем толщину опасного сечения h₄ из уравнения прочности (рис. 4), от силы заедания поршня:

 [σ _из], МПа

, Н м – изгибающий момент в опасном сечении;

 =, м³ – момент сопротивления опасного сечения;

[σ _из]  65 МПа – для литых стальных крышек;

[σ _из]  100 МПа – для стальных кованных крышек.

, м

Расчет шатунных болтов производим на растяжение от силы заедания поршня – Р_в с учетом предварительной затяжки болтов, которая составляет 1, 35Р_в:

 [σ _р], МПа

где: Р_в - сила заедания поршня;

d_ш – наименьший диаметр резьбы шатунных болтов, м

[σ _р]= (60 ÷ 90) МПа – для углеродистой стали;

[σ _р]= (90 ÷ 130) МПа – для легированной стали;

i – число шатунных болтов.

⇐ Предыдущая123456789Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: