3. Расчёт деталей кривошипно-шатунного механизма

3.1 Расчёт гильзы цилиндра и корпуса цилиндра

Основные конструктивные размеры гильзы выбираются с учётом обеспечения необходимой прочности и жёсткости, исключающего появление овализации цилиндра при сборке двигателя и вовремя его эксплуатации.

Рисунок 3.1 – Расчётная схема гильзы цилиндра с жидкостным охлаждением

Толщину стенки гильзы определяем по формуле [2, стр. 97]:

(55)

где – допускаемое напряжение растяжения,(специальный чугун ГОСТ 7769-82);МПа (из теплового расчёта);– внутренний диаметр цилиндра,

Принимаем .

Напряжение в стенке цилиндра определяем по формуле [2, стр. 99]:

(56)

Следовательно, гильза цилиндра не разрушается от напряжения растяжения по образующей цилиндра.

При работе двигателя между наружной и внутренней поверхностями гильзы цилиндра возникает значительный перепад температур, вызывающий тепловые напряжения:

(57)

где – модуль упругости материала гильзы,;

– коэффициент линейного расширения,;

– коэффициент Пуассона,;

– перепад температур,.

Суммарные напряжения от давления газов и перепада температур на на­ружной и внутреннейповерхностях гильзы цилиндра:

Суммарные напряжения не превышают допустимые пределы: .

Условие прочности выполняется.

3.2 Расчёт силовых болтов

На основании проведённого теплового расчёта имеем: ,,,.

Принимаем количество шпилек (болтов) на цилиндр ; номинальный диаметр; шаг резьбы ; внутренний диаметр резьбы шпильки(); материал шпильки – сталь 40ХНМА.

Для стали 40ХНМА: предел прочности ; предел усталости при растяжении-сжатии; предел текучести; коэффициент приведения цикла при растяжении-сжатии.

Отношение предела усталости к пределу текучести определяем по формуле [2, стр. 89]:

(58)

Проекция поверхности камеры сгорания на плоскость, перпендикулярную оси цилиндра при верхнем расположении клапанов определяем по формуле [2, стр. 100]:

(59)

Силу давления газов, приходящаяся на одну шпильку (болт) определяем по формуле [2, стр. 102]:

(60)

Силу предварительной затяжки определяем по формуле [2, стр. 102]:

(61)

где – коэффициент затяжки шпильки для соединения с прокладками;– коэффициент основной нагрузки резьбового соединения;

Суммарная сила, растягивающая шпильку (болт) определяем по формуле [2, стр. 102]:

(62)

Минимальная сила, растягивающая шпильку :

.

Максимальные и минимальные напряжения иопределяем по формулам [2, стр. 102]:

(63)

Среднее напряжение и амплитуда:

(64)

Так как:

то запас прочности определяем по пределу текучести [2, стр. 87]:

(65)

где коэффициент влияния абсолютных размеров поперечного сечения,[2, табл. 5.7],

коэффициент влияния шероховатости поверхности,[2, табл. 5.8].

эффективный коэффициент концентрации напряжений [2, стр. 103]:

(66)

где – теоретический коэффициент концентрации напряжений [2, табл. 5.6],

коэффициент чувствительности к концентрации напряжений [2, табл. 5.6].

Значит запас прочности будет равен:

Следовательно, шпильки (болты) не разрушаются от суммарного воздействия переменной нагрузки растяжения и силы предварительной затяжки.