- •Методические указания
- •Содержание
- •Введение
- •Выбор исходных данных для расчёта
- •Расчёт нагрузок, действующих на детали двс
- •Расчёт массы подвижных деталей кшм
- •Расчёт нагрузок, действующих на детали кшм
- •3. Расчёт деталей поршневой группы
- •3.1. Расчёт поршня
- •3.2. Расчёт поршневых колец
- •3.3. Расчёт поршневого пальца
- •4.Расчёт деталей шатунной группы
- •4.1. Расчёт верхней (поршневой) головки
- •4.2. Расчёт нижней (кривошипной) головки
- •4.3. Расчёт стержня шатуна
- •4.4. Расчёт шатунных болтов
- •Литература
- •Характеристики материалов
4.2. Расчёт нижней (кривошипной) головки
Основные конструктивные размеры кривошипной головки выбираются на основании, рекомендаций, приведённых в таблице 13.4, а затем выполняются проверочные расчёты.
Таблица 13.4
-
Размеры кривошипной головки
Пределы изменения
Диаметр шатунной шейки кол. вала
Толщина стенки вкладыша, :
тонкостенного
толстостенного
Внутренний диаметр кривошипной головки,
Расстояние между шатунными болтами,
Длина кривошипной головки,
Расчёт кривошипной головки на изгиб от максимальных инерционных сил.
Максимальные инерционные силы в режиме максимальной частоты вращения коленчатого вала на холостом ходу в начале такта впуска:
где: - масса поршневой группы;
- часть массы шатунной группы, совершающая поступательное движение;
- часть массы шатунной группы, совершающая вращательное движение;
- масса крышки кривошипной головки;
- масса шатунной группы, кг.
Напряжение изгиба крышки в среднем сечении (см. рис. 13.1):
, МПа
где: - момент инерции сечения вкладыша, м4;
- момент инерции сечения крышки, м4;
- момент сопротивления сечения крышки;
- суммарная площадь сечения крышки и вкладыша.
Допустимые напряжения изгиба:
МПа.
4.3. Расчёт стержня шатуна
Основные конструктивные размеры среднего сечения шатуна В – В (см. рис. 13.1) выбираются на основании, рекомендаций, приведённых в таблице 13.5, а затем выполняются проверочные расчёты.
Таблица 13.5
Размеры сечения шатуна |
Бензин.ДВС |
Дизели |
Высота стенки в сечении у верхней головки шатуна, |
|
|
Высота стенки в сечении В-В, |
|
|
Ширина полки в сечении В-В, |
|
|
Толщина стенки и полки, , |
, мм |
, мм |
Стержень шатуна рассчитывается на усталостную прочность в среднем сечении В-В от суммарных сил, возникающих при работе двигателя в режиме . Запас прочности определяется в плоскости качания шатуна и в плоскости, перпендикулярной к ней. Условием равнопрочности шатуна является .
Максимальная сжимающая сила действует в начале такта «рабочий ход»:
где: - масса возвратно-поступательно движущихся частей КШМ.
Максимальная растягивающая сила действует в начале такта «впуск»:
Максимальные напряжения сжатия:
в плоскости качания шатуна:
,
где: - коэффициент, учитывающий влияние продоль-ного изгиба шатуна в плоскости качания;
- предел упругости материала шатуна;
- момент инерции сечения В-В относительно оси , перпендикулярной плоскости качания шатуна;
- площадь сечения В-В.
в плоскости, перпендикулярной плоскости качания:
где: - коэффициент, учитывающий влияние продоль-ного изгиба шатуна в плоскости, перпендикулярной плоскости качания;
- длина стержня шатуна между поршневой и кривошипной головками;
- момент инерции сечения В-В относительно оси , лежащей в плоскости качания шатуна;
Допустимые напряжения сжатия:
для углеродистых сталей МПа;
для легированных сталей МПа.
Минимальное напряжение растяжения:
Средние напряжения и амплитуды цикла:
Запасы прочности по пределу усталости: