Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
Подписываем
3.5 Расчёт шатуна
Принимаем основные размеры шатуна (рис. 6):
расстояние между центрами головок шатуна – мм;
расстояние между внутренними образующими цилиндрических отверстий в верхней и нижней головках шатуна – мм;
наружный диаметр круглой верхней головки шатуна – мм;
внутренний диаметр круглой верхней головки шатуна – мм;
длина верхней головки шатуна – мм;
сечение шатуна – двутавр: мм; мм; мм; мм;
диаметр шатунных болтов – мм;
количество шатунных болтов – .
У четырёхтактных дизелей в конце хода выпуска на шатун действует сила инерции, которая стремиться разорвать его, а в начале рабочего хода результирующая сила сжимает шатун (направлена вниз). Таким образом, в четырёхтактных двигателях простого действия шатун подвержен знакопеременной нагрузке.
Напряжения сжатия в стержне шатуна:
кгс/см2,
где – минимальное сечение головки шатуна:
см2.
Сила , кроме сжатия, вызывает продольный изгиб. В плоскости качания шатун можно рассматривать как балку с шарнирными опорами, при этом деформация изгиба распространяется по всей его длине. В плоскости, перпендикулярной качанию шатуна, его следует рассматривать как балку с заделанными концами, в данном случае деформация изгиба распространяется на половину длины шатуна.
Таким образом:
кгс/см2;
кгс/см2,
где f – площадь среднего сечения щатуна;
и – моменты инерции сечения относительно осей x и y:
см4;
см4.
Шатуны подвергаются ещё и значительному воздействию сил инерции массы шатуна, действующих в плоскости его движения. В этом случае шатуны, кроме того, необходимо проверять на изгиб указанными силами инерции. Наибольшее значение рассматриваемые силы имеют при угле между шатуном и мотылём, равном 90.
Наибольший изгибающий момент равен:
кгссм,
где P – равнодействующая сил инерции:
кгс,
где q – сила инерции элемента стержня шатуна длиной 1 см:
кгс/см,
где кгс/см3 – удельный вес материала шатуна.
Суммарные напряжения в стержне шатуна будут равны:
кгс/см2 ,
где W – момент сопротивления сечения шатуна, удаленного на расстояние от центра верхней головки.
Верхнюю головку шатуна проверяют на разрыв силой, возникающей при заедании поршня. Её условно принимают равной:
кгс.
Напряжения в верхней головке шатуна:
кгс/см2 ,
где см.
Для нормальной работы головного подшипника верхняя головка шатуна должна иметь соответствующую жёсткость. В соответствии с этим необходимо принятые размеры проверять на жёсткость. Относительная деформация верхней головки шатуна может быть определена по формуле:
мм/см ,
где E – модуль упругости материала головки шатуна;
I – момент инерции сечения головки:
см4.
Шатунные болты нижней головки шатуна проверяют на растяжение силой . Напряжения растяжения в болтах:
кгс/см2 ,
где – число шатунных болтов;
– площадь сечения болта:
см2.
Прочность шатунов необходимо проверять на усталость. Запас прочности с учётом усталости в стержне шатуна можно определить по минимальному и среднему его сечению.
Максимальное напряжение стержня шатуна в минимальном сечении:
кгс/см2.
Минимальное напряжение в стержне шатуна:
кгс/см2.
Максимальное напряжение в среднем сечении шатуна находят по формулам:
кгс/см2;
кгс/см2.
Минимальное напряжение в среднем сечении шатуна:
кгс/см2.
Среднее напряжение за цикл в расчётных сечениях:
кгс/см2;
кгс/см2.
Амплитуда напряжений за цикл:
кгс/см2;
кгс/см2.
Запас прочности в стержне шатуна:
,
где и – коэффициент концентрации напряжений и масштабный фактор. В данном случае их можно принять равными 1.