3.4.2. Расчёт стержня шатуна

Стержень шатуна подвергается растяжению силой инерции поступательно движущихся масс, расположенных выше расчётного сечения и сжатию, силой равной разности силы давления газов и силы инерции.

Стержень шатуна рассчитывается на усталость в сечении, которое условно располагается в центре тяжести шатуна. Стержень шатуна в этом сечении имеет форму двутавра. Расчёт ведется для режима номинальной мощности.

(114)

где – масса поршневой группы,

– масса шатуна в сборе, приходящаяся на ось верхней головки шатуна;

Сила сжимающая шатун, достигает максимального значения в начале рабочего хода при и определяется по результатам динамического расчёта:

(115)

Сила, растягивающая шатун, достигает максимального значения вначале впуска (в ВМТ) и так же определяется по результатам динамического расчёта:

(116)

Площадь среднего сечения шатуна:

(117)

Момент инерции расчетного сечения шатуна относительно оси , перпендикулярной плоскости качания шатуна:

(118)

Коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости качания шатуна:

(119)

В рассчитываемом сечении возникают максимальные напряжения сжатия от силы и от продольного изгиба в плоскости качания и в плоскости, перпендикулярной к плоскости качения:

Напряжения не должны превышать 200…300 МПа.

Момент инерции расчётного сечения относительно оси, лежащей в плоскости качания шатуна:

(120)

Длина стержня шатуна между поршневой и кривошипной головкой:

(121)

Коэффициент, учитывающий влияние продольного изгиба шатуна в плоскости? перпендикулярной к плоскости качания шатуна:

(122)

В рассчитываемом сечении возникают максимальные напряжения сжатия от силы и от продольного изгиба в плоскости качания и в плоскости, перпендикулярной к плоскости качения:

Напряжения не должны превышать 200…300 МПа.

Минимальные напряжения от растягивающей силы в расчётном сечении:

Среднее значение напряжений:

Амплитуда напряжений:

Если возникающие в сечении нормальные напряжения удовлетворяют условию:

то расчёт производим по пределу выносливости.

При расчёте стержня шатуна приняли ,

Напряжения удовлетворяют условию.

Расчёт проводим по пределу выносливости:

(123)

где– коэффициент концентрации напряжений:

где – предел выносливости,

– коэффициент влияния шероховатости поверхности, для азотирования;

– коэффициент абсолютных размеров поперечного сечения, для максимального размера поршневой головки.

Запас прочности должен быть не менее 1,5…2,5.

3.4.3 Расчёт крышки шатуна

Крышка шатуна нагружается в начале такта впуска силами инерции поступательно-движущихся масс, расположенных выше плоскости разъема кривошипной головки [5, стр. 297]:

(124)

Параметры крышки:

– расстояние между двумя шатунными болтами ;

– толщина стенки вкладыша: ;

– длина кривошипной головки: ;

– диаметр шатунной шейки: ;

– длина вкладыша: .

Напряжение при изгибе крышки:

(125)

Момент инерции расчётного сечения вкладыша:

(126)

Момент инерции расчётного сечения крышки:

(127)

где– внутренний радиус кривошипной головки:

Момент сопротивления расчётного сечения:

(128)

Суммарная площадь крышки и вкладыша:

(129)

Напряжение не должна превышать 100…300 МПа.